基于遗传算法的铣刀片三维复杂槽型重构技术

为了获得切削性能更优良的可转位铣刀片槽型,从而改善铣刀片的温度场和应力场,进行了三维复杂槽型铣刀片的测温试验、三维温度场分析及其模糊综合评判。基于遗传算法,提出了以受热密度函数为目标函数,以温度场模糊综合评判为驱动的铣刀片三维复杂槽型的重构算法,获得了新的波形槽型。实例验证表明,新槽型较重构前的槽型在温度场方面具有更好的性能。利用该方法同样可以构造拟合其他类型三维复杂槽型。     

三维复杂槽型铣刀片不规则热源受热密度函数研究

为计算出铣刀片内任意点任意时刻的温度,以点热源为基础,基于试验数据,建立不规则面热源作用下三维复杂槽型铣刀片的受热密度函数和温度场的数学模型,用该数学模型对其特例进行验证。     

耐热钢加工铣刀片粘结破损目标函数的研究

以哈尔滨理工大学开发的波形刃(前刀面为波形曲面)铣刀片为例,以最小粘结破损为目标,进行铣刀片槽型优化目标函数的研究。在已建立的三维复杂槽型铣刀片受热密度函数的基础上,进行铣刀片不同切削参数下的温度场有限元分析,应用模糊数学理论对温度场进行模糊综合评判,建立温度场模糊评判结果与粘结破损切削参数之间的目标函数关系,从而进行目标函数的槽型优化设计。上述研究成果为铣刀片的开发及解决自动化生产中刀具破损这一关键技术问题的研究打下理论基础。     

三维复杂槽型铣刀片受力密度函数分布规律的研究

文中针对哈尔滨理工大学开发的波形刃（前刀面为波形曲面）铣刀片,进行三维复杂槽型铣刀片受力密度函数分布规律的研究。在已建立的铣削力数学模型的基础上,通过铣削力试验以及刀一屑接触面积的试验,建立三维复杂槽型铣刀片前刀面的受力密度函数;对表面受力密度函数进行定量分析计算,编制计算程序对表面受力密度函数分布模型进行三维图形表示,从而分析其分布规律,为铣刀片应力场分析及槽型优选的研究打下理论基础。     

三维复杂槽型铣刀片铣削温度场的计算机模拟

为研究三维复杂槽型铣刀片切削温度分布，在分析测温试验结果的基础上，依据传热学理论建立了数学模型，用Visual C 编制出刀具温度场计算的程序，可以得出三种不同刀片在每一种切削条件下切削不同工件材料的温度分布曲线图，为进一步研究三维复杂槽型铣刀片的切削机理和重构铣刀片槽型提供了依据。     

基于密度函数的三维复杂槽型铣刀片物理场分析

以哈尔滨理工大学开发的波形刃(前刀面为波形曲面)铣刀片为例,在铣削力数学模型基础上,通过铣削力试验以及切屑与前刀面接触面积试验,建立了三维复杂槽型铣刀片前刀面的受力密度函数;基于该函数,对波形刃铣刀片进行了应力场分析。在铣削温度数学模型基础上,运用传热学理论,建立了波形刃铣刀片表面受热密度函数;基于该函数,对波形刃铣刀片进行了温度场分析。这些研究结果可为槽型优选技术的研究打下理论基础。     

三维复杂槽型铣刀片耦合场的数值模拟

为研究三维复杂槽型铣刀片的切削性能和失效机理,运用数值模拟技术对三维复杂槽型铣刀片和平前刀面铣刀片进行了热应力场、热应力与机械应力的耦合场分析。通过有限元分析,得到了两种铣刀片的应力集中区和危险区,经与试验结果对比,证明了有限元分析结果的正确性,说明三维槽型铣刀片具有优于平前刀面铣刀片的切削性能,从而预测在铣刀片上开出合理的槽型能有效地改善切削性能。     

三维槽型铣刀片铣削温度试验及热破损研究

针对铣削加工中铣刀片热破损问题,进行铣削温度试验,基于铣削试验,运用有限元法对引起铣刀片热破损的温度场和热应力场进行数值模拟.有限元分析结果表明,三维槽型铣刀片的温度场和热应力场优于平前刀面铣刀片,与试验结果吻合较好.据此可预测,在铣刀片的前刀面上压制出合理的三维槽型能够改善温度场和热应力场,使铣刀片抗破损能力增强.     

不同槽型铣刀片的切削温度场分析

对三种槽型的铣刀片进行了切削温度试验 ,根据切削条件建立了温度场有限元分析的边界条件 ,并对不同槽型铣刀片的三维温度场进行了有限元分析 ,为铣刀片槽型的设计和优选提供了参考依据     

三维复杂槽型铣刀片粘结破损实验与槽型优选的研究

针对哈尔滨理工大学开发的三维复杂槽型波形刃铣刀片和平前刀面铣刀片,通过对耐热钢的面铣加工进行刀片粘结破损实验及槽型优选研究。首先,进行铣刀片三维温度场有限元分析,预测出波形刃铣刀片的抗粘结破损性能优良;其次,通过对温度场的模糊综合评判,预测了波形刃铣刀片的优越性能;最后,通过对难加工材料3Cr-1Mo-1/4V钢的面铣加工的实验研究,揭示了刀具粘结破损的实质,建立了铣削温度与前刀面最大粘结破损深度之间的数学模型,分析了铣削温度对刀具粘结破损的影响规律,并证明了波形刃铣刀片切削性能的优越性。     

基于应力场分析的铣刀片冲击破损目标函数研究

以哈尔滨理工大学开发的波形刃(前刀面为波形曲面)铣刀片为例,以最小冲击破损为目标,进行铣刀片槽型优化目标函数的研究。在已建立的三维复杂槽型铣刀片受力密度函数的基础上,进行铣刀片不同切削参数下的应力场有限元分析,应用模糊数学理论对应力场进行模糊综合评判,建立应力场模糊评判结果与冲击破损切削参数之间的目标函数关系,从而进行目标函数的槽型优化设计。本研究为铣刀片的开发及解决自动化生产中刀具破损这一关键技术问题打下理论基础。     

铣刀片力-热耦合物理场有限元分析与模糊综合评判

为获得切削性能更优良的可转位铣刀片槽型,从而改善铣刀片的力-热耦合综合物理场,进行了铣削温度试验和铣削力试验,以铣削时刀片的装夹状况和试验所获得的数据为边界条件,对带有三维槽型的波形刃铣刀片和平刀片分别进行了力-热耦合物理场有限元分析.基于模糊数学理论,建立了铣刀片耦合场的模糊综合评判模型,对两种铣刀片的力-热耦合物理场进行了模糊综合评判.结果表明,优化铣刀片前刀面的槽型可明显改善切削性能.     

基于遗传算法的复杂槽型铣刀片槽型参数优化

针对三维复杂槽型铣刀片槽型优化问题,进行了铣削温度和铣削力试验及其有限元分析,以铣刀片耦合场最优为优化目标,建立了槽型参数多目标优化数学模型,利用遗传算法求解了固定切削参数和给定约束下的优化槽型参数。仿真计算结果表明,槽型优化后的铣刀片耦合场明显优于其它槽型参数下的铣刀片耦合场,为铣刀片三维复杂槽型的重构提供了依据。     

基于二维元胞自动机的铣刀片温度场算法研究

切削热是铣刀片磨损和破损产生的重要原因.对铣刀片温度场研究的传统方法是有限元法.为了实现三维复杂槽型铣刀片槽型优化中能直接利用分析得到的数据进行自组织动态设计,文中结合切削温度试验,利用元胞自动机理论对铣刀片温度场进行研究,建立了二维波形刃铣刀片温度场算法系统,得出切削中各点的温度场,为刀片槽型重构奠定基础.     

硬质合金铣刀片粘结破损的研究

针对铣削难加工材料时刀具粘结破损问题,进行了用平刀片和自主研发的复杂槽型铣刀片切削3Cr1Mo1／4V高温耐热钢的测温测力试验,同时采用高速摄影观察了铣刀片切入切出时粘结切屑脱落过程,应用有限元法分析了粘结破损时温度场和应力场耦舍后的等效合成应力。理论和试验数据分析结果表明,粘结破损的主要原因是工件和刀具材料的亲合力、铣刀片的等效合成应力大于硬质舍金的强度,改变铣刀片的槽型是提高抗粘结破损的有效方法。为三雏复杂槽型铣刀片槽型的优化和重构技术提供了理论依据和试验数据。     

Experiment, modeling, and analysis for temperature field of milling insert

This paper presents a theoretical and experimental study of the dynamic temperature field on a milling insert with complex groove. Experimental measurements of milling temperature using the thermocouple technique were performed. A mathematical model of the temperature field of the insert was established. A finite element model of the insert was built to simulate the temperature field. The boundary condition was determined by the experimental data and mathematical calculation, and then the temperature field of the milling insert was simulated through finite element analysis. The temperature distribution in a cut-in/cut-out cycle was obtained.