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。     

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。     

基于铣削力的微径球头铣刀切削机理分析

微小结构常采用介观尺度下微细铣削加工,而介观尺度切削机理有别于常规金属切削机理.本文使用微径二刃球头铣刀对310S不锈钢进行微细铣削加工,利用测力仪采集切削过程中的切削力数据信息.通过对切削力信息进行分析,研究微径球头铣刀进行微细铣削的机理.结果表明:微径球头铣刀进行微细铣削会产生刀具偏心、单齿切削和最小切削厚度现象....     

球头铣刀切削力模型的建立

在考虑刀具的瞬时变形和刀具变形的再生反馈对切削厚度的影响的基础上,建立了包含主轴偏心、刀具磨损、刀具振动和工件振动的球头铣刀动力学模型,并通过试验验证了所建立模型的正确性。切削力模型的建立对实现球头铣刀切削力的预报具有重要的现实意义,并为进一步提高表面加工质量奠定了基础。     

基于BP神经网络的球头铣刀铣削力建模与仿真

将BP神经网络的理论和算法应用于球头刀具铣削力建模的研究中.采用LM算法建立了铣削力预测的神经网络模型,模型中考虑了影响铣削力的加工参数,选取铣削力试验数据对神经网络模型进行训练,用训练好的神经网络模型对铣削力进行仿真.仿真结果表明,用BP神经网络方法建立的铣削力模型能够对铣削力进行准确的预测.     

球头铣刀曲面加工铣削力建模与仿真分析

在曲面铣削过程中,由于工件外形复杂,刀具位姿多变,使球头铣刀铣削力模型的建立较为困难。本文在考虑工件表面几何特征和刀具位姿变化的基础上,通过解析法确定了刀-工切削接触区域的边界条件,利用空间坐标旋转变换得到了适用于复杂曲面加工的五轴球头铣刀铣削力模型,对铣削力模型进行仿真并通过试验验证了模型的有效性。     

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。     

球头铣刀高速铣削Cr12模具钢的振动特性分析

利用球头铣刀高速铣削Cr12模具钢,研究了切削速度、进给量和切削深度对主轴和刀具切削振动的影响变化规律,结果表明随着切削速度的增加,工件振动增加缓慢,而主轴的振动迅速增加,远超过工件的振动成为主振动,主轴进给方向的振动要小于非进给方向的振动。在小进给时,随着进给速度增加各向切削振动而迅速下降,在大进给速度时,各向振动随进给速度增加保持平稳;各通道的切削振动都随着切削深度的增大而增长,因此在高速铣削过程中,主轴振动为主振动,是影响加工表面质量的主要因素。     

一种螺旋刃球头铣刀的高速加工铣削力模型

研究了高速加工中球头铣刀的铣削力特性。通过综合运用理论建模法和经验系数法,并引入高速切削时引起切屑动量改变所需的作用力,建立了高速切削条件下球头铣刀的铣削力模型。实验验证结果表明,理论计算值与实验测量值吻合良好。     

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.     

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。     

面向速度各点异性的刀具运动扫掠体建模与仿真

根据刀具回转体的几何特点,考虑刀具运动时表面各点的速度差异性,建立了回转体的球体模型,计算了多轴数控加工的刀具扫掠轮廓线,进而获得了刀具扫掠包络面,并进行了加工过程仿真验证。算法考虑了多轴数控加工机床运动链和多轴刀具运动的速度特点,无需复杂的方程求解和数值分析,直接简单准确地确定了刀具运动扫掠体的几何表达。     

锥球头铣刀铣削力建模及变齿距减振优化设计

在航空发动机叶轮加工过程中,径向铣削力带来的切削振动对加工质量有较大的影响。为了降低切削振动,基于某叶轮的实际加工工况,利用有限元仿真和MATLAB软件计算进行了铣削力建模和分析,以减小切削振动幅值、降低铣刀弯曲变形程度为优化条件进行了铣刀结构的优化设计。     

凸曲面拼接模具球头铣刀的瞬时铣削力预测

在曲面模具拼接区域球头铣刀铣削过程中,刀具载荷变化大,瞬态铣削力有突变现象,影响模具拼接区域的加工精度和表面质量。为了预测拼接区域球头铣刀的瞬态铣削力,首先,建立考虑冲击振动的球头铣刀三维次摆线轨迹方程,得到瞬时未变形切屑厚度模型;然后,基于铣削微元的思想,建立凸曲面双硬度拼接模具球头铣刀的瞬态铣削力模型,该模型能够综合考虑拼接区冲击振动、硬度变化、刀具工件切触角度变化对瞬态铣削力的影响;最后,进行凸曲面拼接区域球头铣刀铣削加工实验。实验结果表明,预报的瞬态铣削力和实验测量结果在幅值上和变化趋势上具有一致性,在平稳切削时最大铣削力预测误差值基本在15%以内,验证了该模型能有效地预报凸曲面模具拼接区域球头铣刀的瞬态铣削力。     

S形刃口球头铣刀加工的误差分析

文章探讨了研制S形球头铣刀的意义，在加工刀具的前刀面和后刀面的数学模型基础上，研究了误差数学模型，并探讨了工业实现的可行性机构，给出了相关的数学公式和加工数据，最后给出加工可行的各参数误差范围，得出结论用2轴可以实现在传统上用4轴数控机床才能加工的S形球头铣刀，并可以保证加工精度。     

基于结构特性的玉米铣刀切削仿真

玉米铣刀切削仿真中单元划分过多,计算速度慢。为了提升仿真效率,对玉米铣刀刀片的分布规律及其切削特征进行了分析,针对这些特征,提出了简化模型的方法,推导了玉米铣刀的切削力拟合公式,并以某款玉米铣刀为例,介绍了实现仿真的具体步骤及仿真结果。     

基于切削电流系数的铣刀磨损状态监测

基于切削力系数的铣刀磨损状态监测方法提出了与切削参数独立的刀具磨损指标。由于存在干扰机床正常加工、实时性不佳、传感器安装不便和成本过高等问题,限制了其在实际工业环境中的应用。针对上述问题,结合切削力与主轴电流的关系,提出一种基于主轴切削电流系数的铣刀磨损状态监测方法。首先,融合切削力系数和主轴电流的优点,建立铣削电流模型;其次,根据切削电流模型进行切削电流系数辨识,记录新刀状态下切削系数;然后,使用切削系数实时估计相同加工工况下新刀切削电流,监测实际切削电流偏离估计值的程度,判断铣刀磨损状态;最后,通过实验与力信号对比验证该方法的正确性。实验结果表明,该方法可以替代基于切削力系数的磨损状态监测方法,能有效、实时、无干扰、便利和低成本地识别新刀、正常和严重3种磨损状态。     

球头铣刀余摆线加工表面形貌的建模与仿真研究

余摆线铣削因切削力小、表面质量和生产率高,而广泛应用于高速加工中。球头铣刀因适应性好,且姿态可灵活调整,而成为多轴加工复杂表面的常用刀具。然而,球头铣刀齿形复杂,余摆线铣削的运动轨迹方向不断变化,工件的材料去除和表面形貌的创成过程异常复杂,传统方法建模困难。提出一种球头铣刀余摆线加工表面形貌的数值仿真方法,根据齐次坐标矩阵变换原理建立刀齿的运动轨迹方程,通过改进Z-MAP算法完成了加工表面形貌的仿真。该算法通过建立刀齿微元的随动矩形包围圈和瞬时扫掠四边形,使用角度累加法快速地获取刀齿微元在单位时间步长内扫掠到的工件网格点,根据多元函数的泰勒公式,用线性插值的方法求出该网格点的高度坐标。仿真结果表明球头铣刀余摆线铣削的表面形貌整体上优于普通直线铣削。试验结果表明,在垂直和倾斜加工条件下,球头铣刀余摆线铣削获得的表面形貌与仿真结果具有较高的一致性,说明所提出的方法可以预测球头铣刀余摆线的加工表面形貌。