铣刀片力-热耦合物理场有限元分析与模糊综合评判

为获得切削性能更优良的可转位铣刀片槽型,从而改善铣刀片的力-热耦合综合物理场,进行了铣削温度试验和铣削力试验,以铣削时刀片的装夹状况和试验所获得的数据为边界条件,对带有三维槽型的波形刃铣刀片和平刀片分别进行了力-热耦合物理场有限元分析.基于模糊数学理论,建立了铣刀片耦合场的模糊综合评判模型,对两种铣刀片的力-热耦合物理场进行了模糊综合评判.结果表明,优化铣刀片前刀面的槽型可明显改善切削性能.     

一种新的螺旋刃球头铣刀铣削力模型

为提高铣削加工的安全性和生产效率，有必要在加工实际进行之前准确地预测切削过程的物理信息，如铣削力、刀具振动等。给出了球头铣刀丸线几何模型，采用理论削力分析与实验--系数识别相结合的方法建立了新的螺旋刃球头铣刀的铣削力模型。对不同切削条件下的铣削力进行了仿真，与实验测量数据吻合良好，证明离线仿真可以对铣削力做出较准确的预测。     

基于密度函数的三维复杂槽型铣刀片物理场分析

以哈尔滨理工大学开发的波形刃(前刀面为波形曲面)铣刀片为例,在铣削力数学模型基础上,通过铣削力试验以及切屑与前刀面接触面积试验,建立了三维复杂槽型铣刀片前刀面的受力密度函数;基于该函数,对波形刃铣刀片进行了应力场分析。在铣削温度数学模型基础上,运用传热学理论,建立了波形刃铣刀片表面受热密度函数;基于该函数,对波形刃铣刀片进行了温度场分析。这些研究结果可为槽型优选技术的研究打下理论基础。     

脆性材料微铣削理论及微铣削力模型研究

从脆性材料塑性域铣削机理和特点出发,建立了微径球头铣刀几何模型,改进了瞬时切厚模型,利用合理的切削力微元模型建立了脆性材料铣削瞬时的铣削力解析模型;以石英玻璃为工件材料,基于改进的实验平台进行球头铣刀微铣削试验,并获取了铣削力实验数据,回归出了所建模型中的切削力系数。利用试验对模型进行验证分析,结果表明所建模型具有良好的适用性。     

基于球头微铣刀的铣削力建模与试验研究

以光学玻璃材料为加工对象,基于铣削力微元分析方法,建立了微铣削力理论模型,并通过试验研究对理论分析进行了验证,结果表明,理论计算模型与实验实测的结果较为吻合,球头铣刀动态铣削力模型与实测铣削力曲线总体趋势基本吻合,其误差范围在20%以内。     

变螺旋铣刀铣削力系数识别试验研究

基于变螺旋铣削模型,采用快速标定法,建立了变螺旋铣刀铣削力系数模型。对变螺旋铣刀铣削力系数识别进行了实验研究,在所给定的条件下获得了变螺旋铣刀铣削力系数。试验结果为后续铣削力实验的设计和数据处理提供了理论依据。     

球头刀高速铣削铝合金切削力的试验研究

采用切削力理论分析与实验相结合的方法,建立了高速铣削常用的球头铣刀的铣削力数学模型.通过实验数据拟合了高速铣削状态下铝合金LY12的铣削速度与单位铣削力之间的关系.并通过铝合佥材料LY12高速铣削切削力的实验,验证了球头铣刀高速铣削力的数学模型.     

硬质合金刀具铣削碳纤维复合材料的铣削力研究

铣削是复合材料最常用的机械加工形式之一。减小铣削力可以提高零件的表面质量,减少刀具的磨损等。使用硬质合金铣刀对该材料进行铣削试验,研究了铣削力的变化规律;并用Excel软件对铣削力的试验数据进行回归分析,最后建立了铣削力的经验公式。结果表明:进给速度对铣削力影响较大,铣削力随进给速度的增大而增大,基本呈线性关系;主轴转速对铣削力影响不是很大,铣削力随主轴转速的增大逐步增大。     

硬质合金倒角铣刀的设计与优化

针对大型电站设备制造中难加工材料及复杂零件加工过程中刀具破损严重的问题，设计了双层齿铣刀、直齿铣刀和斜齿铣刀三种刃形的倒角铣刀，并利用l-deas软件进行了三维实体造型，采用三种齿形铣刀进行了铣削试验研究。在大量实验数据的基础上，对三种齿形铣刀在铣削力上进行了对比评判，优化出使用效果最佳的铣刀为双层齿倒     

三维复杂槽型铣刀片受力密度函数分布规律的研究

文中针对哈尔滨理工大学开发的波形刃（前刀面为波形曲面）铣刀片,进行三维复杂槽型铣刀片受力密度函数分布规律的研究。在已建立的铣削力数学模型的基础上,通过铣削力试验以及刀一屑接触面积的试验,建立三维复杂槽型铣刀片前刀面的受力密度函数;对表面受力密度函数进行定量分析计算,编制计算程序对表面受力密度函数分布模型进行三维图形表示,从而分析其分布规律,为铣刀片应力场分析及槽型优选的研究打下理论基础。     

基于刀具跳动的环形铣刀切削厚度模型的切削力计算

数控铣削过程中,切削变形引起的瞬时切削厚度是影响铣削加工切削力建模的重要参数之一,针对环形铣刀的切削特点,在考虑刀具跳动的情况下,对真实刀刃轨迹运动进行分析。将微细铣削的加工过程用宏观铣削来表示,从而建立了基于宏观铣削过程中刀具跳动下精密加工的瞬时切削厚度。通过仿真模拟和切削力试验来预测切削力,预测结果和试验结果具有一致性,表明该模型可以更好的预测加工过程中的切削力。     

薄壁件不一致刀齿铣削时铣削力系数构造与预测

针对薄壁件铣削过程中刀齿半径不一致现象引起的铣削力系数计算失真问题,提出构造刀齿半径不一致时的实际铣削力系数,并采用核偏最小二乘法对不同铣削用量时的实际铣削力系数进行预测。针对两齿螺旋铣刀铣削过程推导理论铣削力系数,根据刀齿半径不一致铣削过程引入名义铣削力,推导刀齿半径误差,构造实际铣削力系数;基于核分析方法突出的非线性分析及预测能力,提出采用核偏最小二乘法在高维空间建立实际铣削力系数关于铣削用量及其组合量的预测模型,分析该方法中核主元个数、高斯核函数核参数对预测模型精度的影响并确定其取值范围。最后分析考虑刀齿半径误差与不考虑时的铣削力系数,并比较核偏最小二乘预测方法与偏最小二乘预测方法,结果表明所提铣削力系数构造过程及预测方法具有较高的计算精度和预测能力。     

Method for recognizing wave dynamics damage in high-speed milling cutter

Under the influence of a high-speed, interrupted-cutting impact load, a great difference is existed among the internal load propagation of a milling cutter. Furthermore, the cutter damage caused by partial particle severe vibration has restricted the improvement of a high-speed milling energy efficiency; thus, the essence of wave dynamics damage in milling cutter remains has yet to be revealed. In this paper, through the relation between the systematic whole vibration and the particle motion, the dynamic response of milling cutter’s particle to cutting force load can be solved by the particle motion differential equation which is constructed with a one-dimensional string dynamic system. A combination of Newton’s second law and the constitutive equation of milling cutter material establishes the wave dynamics equation of milling cutter components. An approach for solving the wave front position and wave velocity of milling cutter’s stress wave is proposed, and the propagation path of transient cutting force to the milling cutter is communicated. The attenuation model of stress wave reflection is established to provide a method for revealing the stress wave transmission and distribution in milling cutter. The constitutive relation of milling cutter components under the impact load is obtained by split Hopkinson pressure bar experiment. A force connection method is adopted to make the trans-scale correlation analysis between continuum medium mechanics and molecular dynamics, thereby revealing the wave dynamics damage characteristics of a high-speed milling cutter. The results show that the potential damage position and types of milling cutter can be distinguished by the above method.     

高速铣刀安全性跨尺度设计方法

高速、断续切削载荷作用下的铣刀,其内部不断积聚的能量会引起铣刀原子不可逆运动和宏观结构的改变,高速铣刀安全性具有跨尺度的关联特性。为了提高铣刀安全性,提出一种高速铣刀跨尺度设计方法。采用力连接的方法实现铣刀连续介质力学与分子动力学跨尺度关联,引入熵值法,定量描述铣刀介观安全性。构建铣刀安全性熵值模型,探究铣刀宏介观结构之间的关系,揭示铣刀宏介观安全性对铣刀直径、齿数、齿根结构、刀齿分布、刀片安装前角和铣刀原子群构型参数的响应特性。利用公理设计方法建立高速铣刀安全性跨尺度关联设计模型,并进行铣刀安全性试验验证。分析和试验结果表明,在铣刀高低熵值区内分别发生了属性和程度不同的原子不可逆运动,齿根结构和刀片安装前角对原子群构型具有显著性影响,利用高速铣刀跨尺度设计方法可以提高其安全性,从而为实现高速铣刀高效、可靠、稳定加工提供了保证。     

基于ANSYS球头铣刀建模与静力、模态分析

为有效提高球头铣刀的动态性能并优化其结构,运用CATIA构建球头铣刀的三维实体模型,运用ANSYS有限元分析软件对球头铣刀进行静力分析和模态分析,分析结果表明,所建立的铣削力模型可以实现对球头铣刀铣削力和变形量的准确预报,为球头铣刀设计优化提供科学依据.     

薄壁工件铣削加工变形的预测

以铣削力模型和ABAQUS有限元分析软件为基础,采用考虑了刀具/工件变形耦合效应、材料去除效应以及工件变形引起铣削力加载点变化等因素的仿真预测方法,建立了薄壁工件加工变形预测的有限元分析模型,并对航空钛合金框体工件进行了铣削加工变形预测及试验验证,仿真结果与试验数据吻合较好。     

Cutting Force Model for a Small-diameter Helical Milling Cutter

In the milling process, the major flank wear land area (two-dimensional measurement for the wear) of a small-diameter milling cutter, as wear standard, can reflect actual changes of the wear land of the cutter. By analyzing the wearing characteristics of the cutter, a cutting force model based on the major flank wear land area is established. Characteristic parameters such as pressure parameter and friction parameter are calculated by substituting tested data into their corresponding equations. The cutting force model for the helical milling cutter is validated by experiments. The computational and experimental results show that the cutting force model is almost consistent with the actual cutting conditions. Thus, the cutting force model established in the research can provide a theoretical foundation for monitoring the condition of a milling process that uses a small-diameter helical milling cutter.     

高效干式切法盘形齿轮铣刀铣削力的研究

利用干式盘形成形齿轮铣刀在铣齿机上加工齿轮是提高齿轮加工效率有效途径。铣削力是其中的关键因素。研究了齿轮铣削中的顺铣和逆铣两种工艺方法,推导了铣削力计算公式。实验验证,计算的铣削力与实际铣削力基本吻合,该铣削力计算公式可以为铣削工艺选择提供参考。     

熟阳极炭块铣削力建模及预测

利用正交实验,建立了以切削速度v、切削深度ae、走刀量f为影响因素的阳极炭块切削力与铣削温度预测模型。采用方差分析技术对回归模型的显著性进行检验。检验结果表明,铣削力与铣削温度回归方程呈高度显著性。经验证所建立的预测模型与实验数据拟合得较好,完全可以用于三面刃高速钢槽铣刀铣削熟阳极炭块,并为进一步设计适合在线开槽刀具提供理论依据。