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。     

螺旋立铣刀的动态切削力模型

以螺旋立铣刀为例,考虑切削厚度及切削宽度的变化以及切削过程中因激励而引起的动态切削位移,建立了动态切削力模型。为切削力的预报、仿真以及动态稳定性分析提供理论依据,具有理论研究及实用价值。     

直柄立铣刀切削稳定性的分析

在对直柄立铣刀切削时的受力、变形进行分析的基础上 ,阐述了影响直柄立铣刀稳定切削的因素。     

高速干式铣削立铣刀切削力数学模型的建立

以高速加工中使用最频繁的立铣刀铣削为研究对象,采用经典力学理论和金属切削理论准确建立切削力的数学模型。利用该模型,可对不同切削因素下的铣削特征参数进行预测,并为切削参数的合理优化和实际生产提供参考。     

平底立铣刀在多刃切削时的切削力变化规律研究

为揭示平底立铣刀在多刃铣削时的切削力变化规律,理论推导了多刃切削的水平方向公称切削力的数学表达式,发现这些公称切削力是旋转角的简谐函数,其常数项与同时参与切削的刃数成正比。将切削力表达式的系数做归一化处理,采用仿真方法,得到各常用齿数平底立铣刀在单刃、多刃连续切削时的公称切削力量纲一均值和刀齿频率幅值,结果表明：切削宽度方向的公称切削力均值在多刃切削时显著增大,而其刀齿频率幅值在多刃切削时有时增大,有时减小。开展了4齿平底立铣刀的切削测力试验,试验结果与理论推导和仿真结果相符。研究结果表明：与单刃连续切削相比,多刃切削的切削宽度方向的静态切削力显著增大;多刃切削在水平方向存在着更平稳和更不平稳两种可能;偶数齿铣刀的多刃切削最平稳。研究结论可为铣削加工中优选浸入角参数提供参考。     

平头螺旋刃立铣刀切削力预报模型的建立与数值仿真(二)——切削参数对铣削力的影响

铣削力对刀具变形、工件变形、刀具寿命、加工表面质量均有重要影响,是计算切削功率,设计和使用机床、刀具、夹具和优化加工工艺不可缺少的依据,并直接影响切削热的产生.由于缺乏精确的切削力信息,在生产车间实际加工中通常采用较保守的加工条件,致使加工效率降低和生产成本提高.因此建立可靠的切削力预报模型,在实际加工之前预测出切削力...     

基于有限元仿真的高速干式切削立铣刀切削温度研究

基于传热学和金属切削理论,在热源法的基础上,建立了高速干式铣削时立铣刀温度场的数学模型;利用有限元软件ANSYS,分析了立铣刀在不同切削工况下温度场的变化规律,推导出了立铣刀平均切削温度的经验公式,以及切削温度与切削用量的关系。     

不等距立铣刀切削力模型的建立及试验分析

在特定铣削条件下,建立了多齿不等距铣刀的切削力模型,并通过正交试验验证所建的切削力模型;通过分析不同的切削参数对切削力系数的影响,综合确定了在小切削宽度铣削过程中合理选用切削参数的基本原则。     

基于有限元的干式切削立铣刀力学性能分析

介绍了立铣刀切削力的计算方法,利用有限元分析软件ANSYS对干式切削立铣刀切削时的受力、变形情况进行了模拟,并分析了改变立铣刀法前角对立铣刀强度和变形的影响。研究结果为立铣刀的优化设计提供了参考依据。     

基于Z-MAP方法的球头铣刀铣削力的建模

瞬时刚性切削力的建模是铣削加工物理仿真的基础,然而,球头铣刀的刀齿形状复杂,加工过程中姿态多变,瞬时刚性铣削力的建模难度较大。在考虑刀具姿态调整的情况下,通过齐次坐标变换建立了刀齿的运动轨迹,提出了一种识别刀具和工件瞬时接触区的改进Z-MAP算法,通过计算当前刀齿的参考线与工件的边界面或刀齿扫掠面的交点求出瞬时未变形切屑厚度,并采用非线性回归的方法辨识了切削力系数,在此基础上使用微元积分法建立了瞬时切削力的计算模型。为了验证仿真模型的可靠性,分别进行了垂直加工和倾斜加工试验,试验和仿真结果具有较高的一致性,表明该建模仿真方法是有效的,可以为实际加工中参数的选择和优化提供理论依据。     

铣削力预测研究进展

从切削几何条件不变的平直面加工和切削几何条件可变的曲面加工两个方面综述了当前铣削力预测方面的研究成果。指出研究复杂曲面加工的铣削力预测,尤其是非球头铣刀复杂曲面五轴加工的铣削力预测是本领域的重要发展方向。     

曲面铣削过程加工路径对切削力和磨损的影响研究

针对不同走刀路径下的复杂曲面加工过程进行球头铣刀铣削Cr12MoV加工复杂曲面研究,分析不同走刀路径下铣削力和刀具磨损的变化趋势。试验结果表明:通过对比分析直线铣削和曲面铣削过程中的最大未变形切屑厚度,可以得出单周期内曲面铣削的力大于直线铣削过程的力,铣削相同铣削层时环形走刀测得的切削力普遍大于往复走刀测得的切削力;以最小刀具磨损为优化目标,运用方差分析法分析得出不同走刀路径的影响刀具磨损的主次因素,同时利用残差分析方法建立球头铣刀加工复杂曲面刀具磨损预测模型,并通过试验进行验证。     

微铣削中考虑刀具跳动的瞬时切厚解析计算方法

通过研究刀具实际切削过程中的余摆线轨迹及其影响,提出一种新的瞬时切厚解析计算方法,并针对两齿、四齿的情况给出瞬时切厚的具体计算公式。在两齿和四齿铣槽工况下,分析刀具跳动量和跳动角度对各齿切削过程的影响。该方法考虑刀具的综合径向跳动(包括主轴跳动,刀具制造安装误差等综合形成的径向跳动值),适用于微铣削中任意齿数刀具瞬时切厚的计算。通过与宏观铣削中的传统切厚计算公式、BAO模型和Newton-Raphson等数值法对比,量化指出了微细铣削加工与传统宏观铣削加工的一些不同,同时验证了提出的方法具有计算简洁、精度高和通用性强的优势。基于该模型进行了微铣削铣槽试验中切削力的预测,预测结果和试验结果相符良好,验证了模型的正确性和实用意义。     

球头铣刀切削力模型的研究进展

综合评述了国内外对球头铣刀切削力模型的研究成果及发展动态,重点介绍了球头铣刀铣削力的经验系数建模、理论建模和自动化加工铣削力建模方法。     

自由切削阶梯端铣刀铣削力试验研究

在传统阶梯端铣刀大平面铣削加工中,能采用较大的切削深度、进给速度和较高的铣削速度以提高铣削效率,但切削深度不能大于刀片边长的2/3,刀具耐用度和生产率较低。本文介绍了一种自由切削阶梯端铣刀的基本理论,每齿进给量和切削深度较大,能有效提高加工效率。通过铣削力试验,证明该自由切削阶梯端铣刀的铣削力比传统端铣刀低30%以上,刀具耐用度提高。     

高速立铣P20淬硬钢的切屑形态和切削力的试验研究

使用直径为12mm的TiAlN涂层整体圆柱立铣刀,以151～942m/min的切削速度,对硬度为HRC41的P20淬硬钢进行了高速铣削试验,考察了各种切削速度下的切屑形态和切削力。切削速度为151～650m/min时,形成带状切屑;切削速度为754～942m/min时,形成锯齿形切屑。切削力随切削速度的增大而增大,当切削速度增大到某一临界值,切削力达到最大,此后,随切削速度的继续增大,切削力减小。基于高速切削变形理论,分析了切削速度对切削力的影响规律。     

二维振动铣削切削厚度及刀尖轨迹数值仿真

通过分析二维振动铣削条件下刀尖运动轨迹特点,利用椭圆方程与旋转矩阵建立了描述刀尖运动轨迹最大轮廓的数学模型,在刀具同一转角下,运用距离间计算公式求得任意转角下的切削厚度值。通过对不同加工参数下刀尖轨迹数值仿真分析,获得了实现理想刀尖轨迹和切削厚度曲线的条件,从而为二维振动铣削的理论研究打下基础。     

一种螺旋刃球头铣刀的动态铣削力模型

针对高速铣削中广泛应用的螺旋刃球头铣刀建立刀具微元的铣削力模型,给出了瞬时切削厚度的计算方法,通过积分得出了一种新的整体铣削力模型。该模型考虑了动态铣削时刀杆振动对铣削力的影响,实验数据与仿真结果吻合较好,验证了该模型的正确性。