高速多轴加工策略及切削参数合理化的研究

基于对高速切削工艺和多轴加工特点的分析,探讨保证高速高效和优质加工的工艺策略及选定切削参数的方法。通过研究高速切削机理及加工工艺特性,确定高速切削加工所面临的主要问题是如何同时保证高的加工效率、质量和刀具寿命。提出以铣刀有效直径和有效线速度确定切削参数,并导出有效直径和有效速度及其转速的计算方法。给出了高速铣削加工的工艺策略和合理设置铣削参数,可为高速切削编程提供技术参考。     

氟金云母可加工陶瓷极座切削试验研究

为了实现可加工陶瓷的精密加工,分别用高速钢刀具、硬质合金刀具、CBN刀具和PCD刀具切削氟金云母可加工微晶玻璃陶瓷材料,通过对刀具表面形面的观察,分析了氟金云母玻璃陶瓷加工过程中的刀具磨损过程、磨损形式及机制。基于氟金云母玻璃陶瓷刀具切削实验的结果,选择了合适刀具和工艺参数,开展了典型零件四极质量分析器固定极座的切削加工实验。     

碳排放约束下基于特征的刀具选配与切削参数集成优化

针对传统选择刀具与切削参数采用的分阶段串行决策方法,因忽略其内在关联导致选择出的刀具和切削参数优化程度不高的问题,以加工碳排放和加工成本为综合优化目标,引入刀具磨损对切削参数和碳排放的影响,提出一种基于加工特征的刀具选配与切削参数集成优化模型。为有效解算该模型,设计了基于K近邻和多目标粒子群混合优化算法,得到了优化的切削刀具与切削参数。采用企业实际加工案例验证了所提模型与算法的正确性和有效性。所提集成优化方法可为低碳制造环境下合理选择零部件加工的切削刀具和切削参数提供理论和方法支持。     

复杂曲面微小零件的微细切削工艺研究

微小零件由于尺寸微小、结构复杂、加工精度高,所以对加工工艺的要求极高。微细切削是微细加工技术中效率较高、工件材料适用范围很广的加工方法,在微小零件的加工工艺研究中特别重要。主要阐述了微细切削加工设备及刀具系统配置、微细加工的特点及工艺要求、复杂曲面微细切削加工刀具和参数的选择、复杂曲面微细切削加工的实际加工等问题,通过采用合理的加工工艺和走刀路线,可以实现微小型零件的高精度加工,满足微小产品的需求。     

航空薄壁机匣加工颤振及切削参数优化

为提高航空薄壁机匣的加工质量、稳定性和加工效率,基于传统机匣加工夹具设计方案设计了一套专用工装夹具,以优化航空薄壁机匣加工工艺,并采用SPIKE测力仪对加工刀具进行金属切削参数实验,获得刀具的轴向力、弯矩和扭矩数据,利用多目标优化方法得到最优的切削参数。结果表明,工件颤振问题得以解决,机匣加工报废率明显降低,机匣加工质量显著提高,成本降低,加工效率提高50%。     

基于神经网络的高速切削智能系统的设计

高速切削加工技术是一项先进制造技术,目前逐渐成为机械制造技术的主流之一。国内在高速切削领域的研究起步较晚,因此在高速加工工艺及加工参数方面所进行的实际加工和研究实验较少,缺少合理的加工参数选择方案和合适的刀具选择方法。本文主要是通过对高速切削实验数据以及加工实例进行分析归纳,对加工过程中的切削用量以及使用刀具等进行分析,设计了基于神经网络的高速切削用量智能系统,为高速切削加工过程切削参数与刀具的选择提供了方便,将其集成到CAM系统,大大提高了生产效率。     

基于有限元法的二维正交切削刀具应力分析

运用有限元方法对二维正交切削加工刀具内部应力进行模拟分析。基于刚塑性有限元方法建立了切削加工过程仿真模型,通过模拟获得了切削加工过程中刀具应力的分布和变化情况。通过对不同切削工艺参数条件下的切削过程进行模拟,分析了刀具几何参数以及切削用量对切削加工过程中刀具应力的影响,为正确选择刀具及切削参数提供了参考。     

基于UG的粗精铣合体刀具的设计

金属切削加工作为制造技术中最主要的工艺技术,决定着零件的加工效率、精度、质量和成本。基于已有的高速铣削机理及高速刀具技术研究成果,综合考虑高速切削的技术特点,开发设计了适合于铸铝材料高速切削的粗精铣合体铣刀,由粗精铣一次完成的工艺代替粗加工-精加工分步完成的加工工艺。通过单因素实验,得到不同刀片配比下表面质量的变化规律,得出在相同表面质量的要求下,精铣刀片数量越多,加工效率越高。另外,基于UG软件对粗精铣合体刀具进行三维建模,降低了刀具的研发成本,提高刀具的设计效率以及企业的市场竞争力。     

基于差异演化算法的滚齿工艺参数优化决策

针对齿轮滚齿加工过程中,工艺参数决策低效的问题,提出一种基于差异演化算法的滚齿工艺参数优化决策方法,首先对滚齿工艺参数种群进行表示及编码;其次制定滚齿工艺参数种群优化学习策略;再次创建基于多源信息:加工质量、加工时间及资源消耗的适应度函数;最后进行基于差异演化算法的滚齿工艺参数优化决策。此方法与基于图论和模糊TOPSIS的高速切削工艺参数优化决策方法相比,综合加工效果更优。     

金属切削过程物理仿真技术的应用

为提高薄壁弱刚度零件的加工质量及加工效率,提出了基于金属切削过程物理仿真软件AdvantEdge,对铝合金材料薄壁弱刚性零件的切削过程进行了物理仿真分析,得到了不同几何参数的刀具在切削过程中所产生的切削力和切削热分布趋势。通过分析切削力、切削热,对刀具几何参数进行了优化;同时以切削力为优化目标对切削参数进行了优化。利用优化后的刀具及切削参数指导实际生产,使得该零件在实际加工过程中,切削变形得到了控制,尺寸精度和几何精度满足了设计要求,并使铣削加工效率提高了15%以上。     

复合材料切削刀具数据库的设计与实现

复合材料切削加工数据库是实现复合材料高效、精密及智能加工重要支撑,本研究开发了一款基于B/S结构的复合材料切削刀具数据库系统,包括刀具和加工工艺的信息查询、混合推理和信息管理等功能。对复合材料切削刀具数据库进行信息与功能需求分析,完成了数据库系统的总体框架设计和功能模块开发,阐述了混合推理技术在数据库系统中实现刀具和加工工艺参数推荐的过程,为用户构建了一个高效、实用的复合材料切削刀具数据库系统。     

TC4钛合金干切削镗孔工艺参数优化研究

镗孔加工是影响飞机制造精度、效率和质量的关键工艺方法。而关键部位的干切削加工要求给TC4钛合金孔的镗削加工提出了新的技术挑战。本研究通过设计TC4钛合金高速干切镗孔正交实验，在镗孔尺寸精度满足要求的基础上，分析了工艺参数对刀具磨损、表面粗糙度、切屑形貌等关键结果和过程要素的影响规律，建立了对应的数值关系方程，开展了以切削效率为目标的工艺参数优化，优化后的工艺参数组合较原有工艺切削效率提升28.05%。开展优化后工艺参数镗孔验证实验，结果表明，刀具磨损量、表面粗糙度和切屑形貌等均达到加工要求。     

车齿工艺切削温度预测与工艺参数优化

车齿工艺具有加工效率高、适用齿轮类型广等优点,近年来受到越来越多的关注。车齿加工切削温度预测与工艺参数优化对提高刀具寿命、改善加工质量、降低残余应力等具有重要意义。首先,根据车齿工艺运动学原理,构建了车齿刀具和齿轮工件的实体模型,基于Deform有限元仿真获得单刀齿切削过程的前刀面温度云图;其次,针对切削速度、进给量和刀具与工件轴交角等工艺参数对前刀面最高温度的影响,采用响应曲面法建立了多元参数作用下的切削温度预测模型;最后,提出了以切削温度约束下加工效率最高为目标的工艺参数优化方法,并结合3组工艺参数优化实例,对比了最优参数下切削温度的预测值和仿真结果之间的误差,验证了所提出预测优化模型的有效性。结果表明,单参数下,轴交角对切削温度影响最大;多元参数下,切削速度-轴交角对切削温度影响最大;并且,优化后的预测值与仿真结果误差在合理范围内。研究结果为提高车齿工艺加工质量与刀具寿命等提供了方法支撑。     

陶瓷刀具在大型薄壁件加工中的应用

从分析优质合金钢的薄壁件质量不合格的原因入手，结合难加工材料的高速切削机理，改进工艺流程。提出利用陶瓷刀具实现大型薄壁件高速切削的可行性，澄清了利用陶瓷刀具加工的几个误区，并对切削过程中的注意事项及切削参数的选择提出一些建议。实际使用表明在中型机床上利用陶瓷刀具可以实现大型薄壁件的高速切削，实现以车代磨，从而降低了生产成本，提高了生产效率，满足了产品的质量要求。     

基于切削加工特征的车削刀具的选择

通过对车削加工特征进行分析和分类,结合对车削刀具结构的研究,确定基于切削加工特征的车削刀具选择原则和方法。建立基于切削加工特征的刀具选择车削数据库系统,实现车削刀具及其切削参数的智能选取。     

基于MasterCAM自由曲面加工刀具路径优化

为提高自由曲面数控加工的切削效率和加工精度,对自由曲面三坐标数控加工刀具路径工艺特点进行研究。分析了在MasterCAM软件内可采用的几种刀具路径规划方法及其实现的约束条件。研究了该软件内由参数线法、路径截面法和等残留高度法等三种算法生成各种刀具路径的优缺点,并根据三种算法所生成刀具路径的特点优化加工各种曲面的刀具路径。通过实例对三种算法所生成的刀具路径进行应用比较,结果表明,根据曲面形状特点合理选用及规划刀具路径,可提高刀具路径对曲面形状变化的适应性,减少残留高度,从而提高切削效率和加工质量。     

花岗石异型面高效加工磨削温度场理论分析

明确高效加工花岗石异型面时磨削热的产生和传递机理、切削温度随工艺参数的变化规律,可以促进加工效率、减少刀具损伤、优化操作参数。本文通过理论和实验分析,重点推演了异型加工弧区内石材及刀具磨削区温度计算方法和分布情况,阐述了切削温度与刀具操作间的耦合关系,初步提出了优化措施。     

刀具在航空壳体高速切削中的影响研究

高速切削作为一种高效切削的加工方法在航空领域中已广泛应用。影响高速切削的因素非常多,其中刀具对于高速切削有着重要的影响,刀具自身的结构、材料和几何参数,刀具的夹持系统以及加工工艺等直接影响高速切削的效率。通过对刀具自身相关参数及与刀具相关的因素进行分析,结合航空壳体零件在实际加工中的应用实例,进一步掌握刀具在高速切削中的影响,从而提升高速切削在实际应用中的效果,降低企业的加工成本。     

基于神经网络蜂窝芯超声切削工艺数据库的设计与开发

针对蜂窝芯超声切削加工的数据存储分散、不完整,以及传统数据库存在数据量大、查询效率低的问题,建立了蜂窝芯超声切削加工工艺数据库。对蜂窝芯超声切削加工刀具参数、典型加工特征参数及加工工艺参数进行了定义。结合数据库技术,设计了以形状特征为核心,涵盖蜂窝芯材料典型特征、刀具参数及寿命、切削加工参数等在内的数据体系。提出了一种利用基于神经网络的特征分类模型获取简单有效的分类结果,以此来替代复杂多样特征数据的参数替代查询法,提高查询效率。数据库管理系统对超声切削零件形状特征优化分类结果进行查询,能够方便、迅速地查找相关工艺数据,方便机床维护,有效地实现数据存储、管理与共享,提高企业工作效率和资源利用率。     

面向复杂曲面数控加工的刀具规划控制研究

曲面数控加工是零部件制造的重要组成工艺,普遍存在效率和尺寸精度低、制造成本高等问题。鉴于此,现研究了传统的曲面加工工艺和刀具轨迹控制算法,利用刀具接触和位置路径CAPP系统来优化数控切削过程,通过专家决策和人工智能推导出了最优的刀具位置路径和数控加工代码。加工测试表明,改进后的数控切削走刀干涉量小,加工效率和尺寸精度明显提高,能满足复杂曲面刀具切削规划要求。