刀尖圆弧半径对单晶铜纳米切削过程影响的分子动力学分析

采用分子动力学方法对不同刀尖圆弧半径时在纳米级尺度下切削加工单晶铜表面的过程进行分子动力学建模、计算与分析,研究不同刀尖圆弧半径对单晶铜纳米切削过程中微观接触区域原子状态和作用力变化的影响规律.研究结果发现:在单晶铜纳米切削过程中,切削作用力、位错及位错发射等缺陷随着切削厚度或刀尖圆弧半径的增大而增加;在相同切削厚度,相同切削距离下,刀尖圆弧半径越大,在刀具前方堆积的切屑体积越小.此外,在切削距离为1 nm时,切削作用力发生突变;在切削距离1 nm到2 nm时,可以明显看到随切削距离的增加,刀尖圆弧半径越小,切削作用力上升幅度越大.在切削距离为3.5 nm时,切削作用力基本保持稳定波动,其主要原因是位错等缺陷的产生引发作用力的波动.     

经济型数控车床刀尖圆弧半径补偿的解决方法

经济型数车床市场占有率比较大,但系统无刀尖圆弧半径补偿功能,及配置该功能后精度尚不高,本文通过绘制草图及结合简单的数学处理,运用刀尖圆心编程的方法,解决了由于刀尖圆弧影响加工精度的问题。     

刀尖圆弧半径补偿在数车加工中的分析及应用

文章以数控车床刀尖圆弧半径补偿为研究对象,分析了刀尖圆弧对加工精度的影响,较为系统地阐述了刀尖圆弧半径补偿的相关知识,并结合FANUC0i系统,以实际例子说明了刀具半径补偿在数控车削加工中的应用。     

微圆弧金刚石刀具刀尖圆弧的测量及评价

为实现对微圆弧金刚石刀具刀尖圆弧的评价,提出了一种基于高分辨率扫描电镜图像的评价方法,并对刀尖圆弧轮廓提取、轮廓曲线拟合、圆弧度评价等算法进行了研究.首先,运用Canny边缘检测算子提取刀尖圆弧图像的二维轮廓数据,并用移动最小二乘法对该数据进行拟合,使所提取轮廓光滑化;接着,建立了基于最小二乘准则的刀尖圆弧评价模型,并采用二次序列规划法对模型进行求解;最后,分析了轮廓拟合误差、测量不垂直度误差对刀尖圆弧评价结果的影响,并计算了刀尖圆弧半径及圆弧度不确定度值.实验结果表明所评价微圆弧金刚石刀具的刀尖圆弧半径为30.213μm,圆弧半径不确定度为351 nm,圆弧度为0.114μm,圆弧度不确定度为24 nm.由评价结果可以看出,本文所提出的方法可以实现微圆弧金刚石刀具刀尖圆弧纳米级精度的测量及评价.     

数控车削加工中刀尖圆弧半径补偿应用技巧

刀尖圆弧半径补偿是数控车床系统的一个重要功能,但如何正确有效的使用此功能需要一定的技巧,此功能对于保证所加工零件的轮廓精度十分有效,还可以简化刀尖圆心运动轨迹的计算。本文针对FANUC-0i系统的数控车床,提出一整套此问题的实现方案和使用技巧,并举实例详述数控加工程序编写方法。     

三维调制靶模板的快速刀具伺服加工技术

采用快速刀具伺服技术(FTS)实现了非回转对称三维调制靶模板的精密车削加工.阐明了调制靶模板车削加工的基本原理,并提出一种基于坐标变换的金刚石刀具几何参数选择方法,推导了车削加工此类表面时金刚石刀具刀尖圆弧半径、前角和后角所需满足的条件.基于此提出了一种基于三次Hermite插值的刀尖圆弧半径补偿算法,并详细讨论了插值节点的计算方法.由刀尖圆弧半径补偿仿真结果可以看出,此补偿算法精度优于2 nm.在自行研制的精密金刚石车床上实现了X、Y方向上波长均为100μm、幅值均为0.7μm的正弦网格调制结构的加工.采用白光干涉仪对所加工的调制结构进行测量,并提取二维轮廓进行分析,其轮廓误差为0.31μm,表面粗糙度为13.3 nm.测量结果表明采用基于快速刀具伺服的非回转对称车削是实现三维调制靶模板制作的有效手段.     

数控车床的刀尖半径补偿分析及应用

本文系统阐述了刀尖半径补偿的概念,详细介绍了在FANUC 0i系统数控车床上怎样使用,并通过一个实例来说明,通过调用刀尖圆弧半径补偿提高了零件的加工精度。     

切削温度对切削加工过程的影响浅析

切削温度对切削加工的影响非常明显。由于材料的塑性变形和刀—屑之间的接触摩擦,会产生切削热,而且微细切削单位切削面积上的切削力较大,所以加工中会产生很大的热量,使刀尖局部区域的温度升高。切削温度随着切削厚度的变化而变化,随着切削温度的升高,工件材料的强度降低;反之     

影响机械加工表面质量的因素及改进措施

机械加工表面质量直接影响着机械加工件的工作性能。本文就研究机械加工表面质量的影响因素及加工规律,来提高机械加工表面质量,提出了一些切实可行的办法:刀具的选择与使用应该采用较大的刀尖圆弧半径、较小的副偏角或合适的修光刃或宽刃精刨刀、精车刀。工件材料方面要根据机械零件所需选取合适的塑性材料或金相组织。同时注重切削条件的改善改革加工方法等来提高工件产品耐磨性、抗腐蚀性、抗疲劳破损能力,使零件的使用性能持久。     

单晶低压涡轮叶片叶尖封严齿圆弧缓进磨削加工方法

本文利用MKL7150单面缓进磨设备具备三轴联动的功能,编写了圆弧加工程序,试验了加工参数,完成了某单晶低压涡轮叶片叶尖封严齿圆弧的缓进磨加工。实现了在平面数控磨床进行圆弧加工的技术。本文总结了低压涡轮叶片叶尖封严齿圆弧的缓进磨加工可行性分析、工装的改制以及加工参数的选择。通过改进,完成了缓进磨设备进行圆弧加工功能的开发工作,解决了该叶片加工的瓶颈问题。本文针对如何防止单晶材料在磨削中因磨削热及切削产生材料塑形变形而产生再结晶进行了加工参数试验,强冷却试验,及再结晶试验。通过试验验证获得了没有再结晶的合理可行的加工工艺参数。为今后其他类型叶片的加工奠定了基础。     

进给系统刚度对内球面车削的误差影响研究

针对目前半闭环车床加工内球面精度低、误差大的现状,研究进给系统刚度对加工误差的影响并提高内球面的加工精度.利用赫兹接触理论对进给系统刚度进行分析,建立了刚度的数学模型．分析了半闭环车床加工内球面的工艺过程,并推导了切削曲面过程中进给系统受力状况,给出了误差表达式．通过对加工误差模型的仿真研究,结果表明进给系统刚度所产生的加工误差与刀位点和母线圆弧形状有关,所产生的误差可通过增发运动脉冲补偿．提出了一种引进补偿机制的插补运算方法,为提高内球面加工精度提供了理论上的指导．     

八心圆弧拟合椭圆误差的理论解析及最优解

在数控加工领域,由于加工刀具一般采用的是球刀,因此在加工非圆的曲面时采用的是用圆弧拟合的方法转换成圆弧加工,理论拟合精度决定了加工误差;圆弧拟合椭圆有无数解,针对八心圆弧拟合椭圆没有准确的误差算法导致拟合椭圆的精度较模糊这一问题,根据图形学理论提出了等差拟合弧的概念,确定了八心圆弧拟合椭圆的定解区间,导出了拟合椭圆的八心圆弧法向误差超越方程解析式,并用二分法求解,在AutoCAD环境下应用Visual LISP语言编程,求解出根据法向误差确定八心圆弧拟合椭圆的最小误差带,从而确定八心圆弧拟合椭圆的最优解,使八心圆弧是否可以拟合给定形状公差的椭圆有了准确的判断依据.     

微铣刀刀刃轨迹预测模型及影响因素分析

微铣削是一种柔性很强的微加工方法,可对多种材料进行微器件的加工.但由于微铣刀具有独特的几何特征,微铣削时的刀刃轨迹与传统意义上的铣削刀刃轨迹有明显区别.针对2刃微铣刀,开发了一个考虑刀具回转误差和转子振动效应的刀刃轨迹预测模型,并分析了其对加工过程的影响.同时提出了一种基于刀柄测量结果,计算刀尖回转误差和刀具装夹不平衡量的方法.将这两个结果输入刀刃轨迹模型后,可以准确地预测刀尖中心和两个刀刃的轨迹,并以此来计算即时切屑厚度、切削力、铣槽宽度(加工误差)和表面质量.实验结果很好地验证了模型的预测.分析结果表明,在微铣削过程中,单刃切削经常发生;刀刃角和进给角这两个模型参数对加工误差和刀具磨损非常重要,刀刃角的最优值为±90°,进给角可根据加工要求进行选择.     

数控机床切削稳定性分析及实验研究

针对因机床结构的复杂性及零件加工轨迹不确定性,刀尖频响函数切削中难以保持恒定易造成稳定域图变化,导致机床切削参数选择不确定性问题,结合模态实验分别研究数控机床沿不同进给方向及机床主轴处于不同位置的颤振稳定域图预测;对同型号两台数控机床的切削稳定性进行对比分析。由实验采集切削中声音信号验证机床沿不同进给方向的切削稳定性存在差别。研究结果对实际加工中避免切削颤振及工艺参数选择具有指导意义。     

基于VB的优化双圆弧拟合误差分析及其算法改进

针对数控加工的特点,分析了双圆弧拟合的方式,运用VB实现了双圆弧拟合算法并进行了误差分析;通过对误差分布的分析以及对影响误差因素的研究,探索了双圆弧曲线误差变化的规律,提出了基于步长规划来减小误差的改进拟合算法.     

在华中系统中使用G71指令利用宏程序加工椭圆

在实际生产和各种数控大赛中,我们会遇到各种各样的曲线特形加工特征。而在现今的数控系统中,无论硬件数控系统,还是软件数控系统,其插补的基本原理是相同的,只是实现插补运算的方法有所区别。常见的是直线插补和圆弧插补,由于目前大多数数控机床不具备加工椭圆的直接编程代码,没有椭圆、双曲线、抛物线等插补。椭圆的加工,往往需要用参数方程或椭圆解析式作为数学模型,运用宏程序来解决就非常简单了。     

主轴运行状态下机床刀尖点动力学行为分异特征辨识

刀尖点动力学特性直接影响切削稳定性和加工表面的质量。现阶段对主轴运行状态下刀尖点动力学特性的理论研究和实验研究分别存在着建模复杂和设备昂贵等局限性。为此,提出一种基于半理论法的主轴运行状态下刀尖点动力学行为分异特征辨识方法。该方法将分异特征辨识转化为一类优化设计问题,即以不同转速下刀尖点动力学特性参数为变量、以极限切深和颤振频率的实验标定值与理论预测值的偏差之和最小为目标构建优化模型,并借助粒子群退火优化算法进行求解,从而获得在不同转速下刀尖点动力学行为的分异特征及规律。以某型立式加工中心为平台,通过变切深铣削实验,对所提出的辨识方法进行验证,结果显示极限切深预测值与标定值吻合度较高。在不需复杂建模和昂贵实验设备的条件下,利用所提出的方法能够准确预测运行状态下刀尖点动力学行为分异特征,实现切削稳定性的精准预测,为进一步提高铣削加工质量和效率提供理论基础和数据支撑。     

一种新型轴肩过渡曲线

本文提出用圆弧蜕变曲线作为轴肩过渡曲线，利用圆弧修整修出变曲率的砂轮曲线，以加工出切削轴肩过渡曲线的成型刀具的形状。采用最优化方法，寻求圆弧蜕变曲线的最佳参数，以降低轴肩应力集中．     

基于动力学及切削特性耦合的数控机床结构设计

切削性能是评价数控机床好坏的重要指标之一,在结构设计阶段必须加以考虑。以提高实验室自主研发的立卧转换四轴联动数控机床的切削性能为目的,研究基于动力学特性与切削特性耦合的机床结构设计优化方法。首先结合切削加工中的颤振稳定域理论,通过实验获取机床刀尖频响函数和切削力系数,预测切削加工时的三维颤振稳定域图(主轴转速-切宽-切深)及颤振频率图(主轴转速-切宽-频率)。其次采用实验模态技术对整机进行结构动力学测试及分析,在获取可视化振型的基础上,分析引起机床发生颤振,并导致切削性能降低的结构设计上的缺陷。在此基础上,改进主轴头结构并比较刀尖频响函数,结果表明系统动刚度约增加28.2%,机床抵抗切削颤振的能力得到明显加强。     

机床改造与CNC的职业培训

探讨了数控机床职业教育的新途径，通过一个模块化的数控系统要以将传统的普通机床改造成一个双功能车床，可以使具有加工方法和切削工艺的丰富实践经验的工人进行数控技术的培训，面向车间的编程方法可满足操作工人在车间现场进行程序编制。