基于瞬时铣削力的球头铣刀铣削力系数辨识

面向多轴铣削加工的铣削力预测,提出了基于瞬时铣削力的球头铣刀铣削力系数辨识方法.首先建立了铣削过程中刀具的瞬时坐标系来准确描述多轴加工中刀具的位置和位姿,在此基础上建立了球头铣刀任意位置和位姿的通用铣削力模型,即建立了铣刀刀刃微元的切削弧长,刀刃微元的切削宽度和瞬时未变形切削厚度的数学模型.然后根据铣削力模型推导了基于瞬时铣削力的铣削力系数辨识模型.最后通过铣削力系数辨识实验和铣削力仿真计算,验证了方法的正确性和可靠性.     

球头铣刀切削刃存在差异的切削力系数辨识

为了准确辨识得到球头铣刀切削刃存在差异的切削力系数,提出结合平均铣削力方法和粒子群优化算法的辨识方法.首先,建立球头铣刀的铣削力模型,推导基于平均铣削力且忽略切削刃差异的切削力系数辨识模型.然后,以基于平均铣削力方法辨识得到的切削力系数为初值、最小化铣削力仿真结果和测量结果的偏差平方和为目标,引入修正系数为设计变量,设计基于粒子群优化的切削力系数修正算法.最后,进行仿真和实验验证,相关结果表明采用修正后的切削力系数不仅能准确地预测切削刃存在差异的铣削力峰值,而且具有更好的吻合度和精度.     

球头铣刀加工钛合金零件的铣削力特性

在钛合金的铣削加工过程中,切削力特性将对零件的最终加工质量有重要的影响.对用球头铣刀铣削钛合金工件的切削力特性进行研究.首先建立了用球头铣刀对Ti-6Al-4V铣削加工的切削力数学模型,并通过编写程序求解得出了瞬时切削力及其变化规律;其次建立了球头铣刀对Ti-6Al-4V铣削加工的有限元仿真分析模型,获得了铣削过程中铣削区域的应力场、温度场等;最后设计并完成了切削力测试实验,将得到的实验数据进行了正交分析.结果表明切削参数对平均铣削力影响程度大小的顺序为:轴向切深、每齿进给量、径向切深和主轴转速.     

二刃球头铣刀铣削力建模与仿真研究

通过瞬时切削力模型、瞬时切削合力模型、每转平均切削力模型等建立球头铣刀铣削力模型.建立球头铣刀三维实体模型并导入ANSYS中,对球头铣刀进行静态分析和模态分析.仿真结果表明,球头铣刀在加工中的变形量较小,承载的最大应力在材料性能允许的范围内.球头铣刀在外力作用下的振动频率离固有频率较远,不会发生共振现象,由此引起的刀具振动和变形较小.     

球头铣削切削力预测模型的解析计算

针对用于加工复杂曲面的球头铣刀,首先建立刀具刃口曲线的空问模型,然后从理论出发分析离散单元的铣削力的变化,最终建立了一个适用于球头铣刀铣削的三维铣削力模型。该模型包括球头铣刀的几何特征和铣削力的计算。利用该模型,可对在不同切削参数下的铣削过程的切削力进行预测。     

基于实体造型的球头铣刀三维铣削力仿真

提出了基于实体造型技术的复杂曲面球头铣刀三轴铣削加工过程三维铣削力仿真方法。整个系统由几何仿真模块和物理仿真模块组成。用基于UGⅡ的实体造型技术表示工件、刀具、刀具扫描体以及被切除材料实体,用分段三次NURBS曲线表示刀具切削刃,通过NURBS曲线和被切除材料实体之间的求交运算,抽取参与切削的切削刃片段。基于切削力与切屑几何之间的经验关系,用数值积分方法建立了球头铣刀三分量铣削力模型。在径向未变形切屑厚度公式的推导中,考虑了刀具进给运动的三维特点。在铣削力系数模型中,考虑了切屑厚度变化对铣削力影响的指数关系和铣刀球头部分不同位置切削微元不同切削条件的特点。实验计算表明,仿真与实测的铣削力达到了很好的一致性。     

刀具偏心和变形对球头铣刀铣削力的影响

为了预测数控铣削加工过程中球头铣刀的铣削力,将刀具沿轴向平行地分割为许多很小的切削微元,刀具受到的铣削力为参与切削的各切削微元的受力之和.根据刀具铣削力与切削负载之间的经验公式,综合考虑刀具偏心、力变形和热变形,推导出三维进给状态下瞬时切削厚度表达式,建立球头铣刀铣削力模型并对模型进行仿真.结果表明,刀具偏心和变形对铣...     

圆锥螺旋铣刀的铣削力仿真

应用微分几何理论，给出了圆锥螺旋赞和何特性，据此导出了三维非线性铣削力模型，继而采用非线性规划识别切削力系数。     

五轴侧铣加工铣削力预测

五轴侧铣加工过程中刀具姿态实时变化,导致加工过程中瞬时未变形切屑厚度(instantaneous undeformed cutting thickness,IUCT)计算困难、铣削力计算效率低下.为了提高铣削力的计算效率,首先,建立了微元铣削力模型,提出了一种平头铣刀五轴侧铣IUCT计算方法,该方法将切削厚度分为2部分...     

考虑几何偏心的螺旋铣刀铣削力建模方法

根据铣削刚度可近似表示为刀齿平均切厚指数函数的假设，通过分析几何偏心对螺旋铣刀瞬时切厚、刀齿切入和切出状态的影响，提出一种考虑几何偏心的螺旋铣刀铣削力预报模型和高效算法，还利用最小二乘原理，提出一种识别铣削刚度的方法，数字仿真验证了模型和算法的有效性。     

铣削力系数在线测试的新方法

提出采用二次回归方程建立了铣削力系数模型的方法,并用正交试验法设计了铣削力系数测试试验.     

一种柱球头铣刀新型刃口的数学模型

通过对传统柱球头铣刀传统刃口设计中数学模型的推导与分析，指出了传统方法设计与制造中存在较大困难，提出了介于与径线成定角ψ和等螺距刃口之间的新设计方法，并给出了二轴联动和非数控加工的方案与数学模型，为这类同是较大的回转刀具的研制提供了新的参考。     

延长球头铣刀使用寿命的新探讨

根据球头铣刀铣削方式及铣削参数的特点，采用特有的微分化方法，建立了球头铣刀使用寿命的新数学模型，为科学预测球头铣刀的使用寿命奠定了良好的基础。     

铣削力系数在线测试的新方法

提出采用二次回归方程建立了铣削力系数模型的方法，并用正交试验法了铣削力系数测试试验。     

球头铣刀刀刃曲线的光滑设计

按球头铣刀的平面刀刃曲线的定义,基于球头刀刃与特种回转面形刀体上的螺旋刃在交点处应满足一阶连续的条件,建立了球头刀刃曲线的几何模型．在该几何模型的求解过程中,截球头平面及刀体与球头的相对位置被完全定义．最后本文给出了计算实例．     

铣削加工中刀刃相位差与主轴运动误差对加工表面的影响

为了改善高速进给铣削加工时的表面花纹模式和降低表面粗糙度，采用切削实验和理论解析的方法，探讨了在切削过程中始终存在的刀刃相位差和回转偏心对加工表面的影响，得出如下结论：(1)垂直加工时，表面粗糙度远大于理论值，但不受刀刃相位差和回转偏心的影响；(2)倾斜加工时，刀刃相位差和回转偏心分别影响间歇进给方向和进给方向的表面花纹模式和表面粗糙度．当刀刃相位差和回转偏心约为零时，表面粗糙度接近最小值．如果再采用大的进给量，则加工面花纹以矩形形式整齐均匀排列，并且可以在不增大粗糙度的情况下大幅度提高加工效率；(3)当刀刃相位差和回转偏心大于零时，表面粗糙度有可能成倍增加．     

基于机床稳定性的铣削力系数的研究

在高速高精度切削加工过程中,机床颤振问题严重影响加工质量,并制约着生产效率的提高.为提高机床加工性能、保证切削过程的稳定需要对切削颤振进行预测分析,最常用的方法是通过绘制稳定性叶瓣图对机床不同加工条件下的稳定性进行预测分析.本文以解析法确定叶瓣图为基础,通过试验与数值分析确定数控加工中心径向力系数与切向力系数两个重要参数,并通过仿真模型验证其准确性,为绘制机床稳定性叶瓣图提供重要依据.     

关于球头回转铣刀的凹圆弧形等螺距刃口

给出了球头铣刀上新的刃口设计方法,并给出凹圆弧回转面和球面上连续的新设计方法对应的刃口曲线设计模型,得到的新型刃口设计法对球头铣刀设计制造来说更优.     

超密齿面铣刀的铣削力波动特性及其影响

提出了一种超密齿面铣刀概念,并推导了x和y方向的铣削力计算模型,分析了超密齿刀具铣削力及其波动规律.结果显示:随刀具的转动铣削力呈锯齿状变化,x向铣削力波动呈现两个山峰状,在三齿同时参与切削时波动最小.y向铣削力波动随初始切入角的增大先增大后减小,对比发现超密齿刀具铣削力波动远小于疏齿刀具.提出用单位体积材料所需切向铣削力大小来评价超密齿刀具和疏齿刀具性能.通过超密齿面铣刀的铣削实验验证了铣削力计算模型,并发现铣削力波动是影响工件表面粗糙度的因素之一,同时也反映出超密齿刀具的加工优越性.     

球头铣刀动态力学建模技术的研究

针对测力仪所存在的问题,利用自组织模糊神经网络,提出了基于电机电流信号的间接力学建模的新方法．基于Merchant斜角切削理论,给出了球头铣刀的动态力学模型,以避开复杂的工程塑性理论,分析了两种建模方法的互补性．