基于载荷控制的拐角铣削进给优化*

针对模具型腔拐角铣削过程,提出一种考虑刀具变形及铣削力变化的基于载荷控制的进给量优化方法。根据拐角的铣削中刀具与工件接触情况的不同,将铣削过程分为五个阶段,分别分析拐角铣削时刀具切削刃真实运动轨迹,建立拐角圆弧运动轨迹下瞬时切屑厚度模型,提高切屑厚度模型在拐角加工中的预测精度。修正铣削力预测模型,使其满足拐角加工过程不同阶段的要求。选取刀具变形量为约束条件,计算不同阶段的允许最大载荷,利用二分迭代法得到该载荷下对应的进给量值。考虑到数控机床的运动加速度限制,对得到的优化进给量值进行二次优化,以满足实际加工的要求。仿真结果表明,在进给优化后的拐角铣削过程中,载荷变化趋于平稳,加工时间缩短。进行拐角加工验证试验,数值仿真计算和试验测量结果表明,建立的铣削力模型能够很好地预测拐角铣削过程。所建立的优化模型为模具型腔的高精、高效加工提供理论支持。     

17-4PH汽轮机叶片叶根磨削及铣削表面质量对比

针对磨削和铣削生产的汽轮机叶片叶根,采用体式显微镜、金相显微镜、电子扫描显微镜和X射线应力仪等设备对比分析了加工叶根表面形貌、微观组织、残余应力等表面质量的差异。分析结果表明:宏观上磨削、铣削加工叶根表面都很平滑,微观下磨削加工叶根表面完整性较差,存在一定的毛刺、凹坑等现象;磨削加工叶根表面微观组织中影响层及剧烈塑性变形层深度比铣削小;磨削、铣削加工叶根表面残余应力均为压应力,铣削加工叶根表面残余应力数值及深度都大于磨削加工。     

基于ANSYS分析的不同槽型铣刀片切削性能研究

在铣削加工45钢试验基础上,采用ANSYS有限元分析进行几种不同槽型铣刀片切削性能研究。首先,应用铣削力测试系统及正交试验设计法,进行几种不同槽型铣刀片加工45钢试验,比较分析它们的切削性能,并进行了槽型优选;其次,在切削试验基础上,采用有限元分析方法对几种不同槽型铣刀片进行了应力场分析。有限元分析结果和试验结果吻合较好。上述研究工作为铣刀片槽型的开发及优化打下一定的理论与试验基础。     

模具加工中仿形铣刀的选用

正现代模具的成形制造中,随着对产品美观度及功能要求的提高,越来越复杂的零件使模具的型面日趋复杂,使得模具加工技术要求更高。由于模具结构复杂、精度要求高,不同部位的型面特征及材料差别较大,因此所使用的模具铣刀也不同。当模具型腔为复杂的立体曲面,而又难以分解成若干简单型面来加工时,宜采用仿形铣削加工。仿形铣削加工效率较高,特别适用于型腔的粗加工。仿形铣削涵盖二维和三维凸面和凹面形状的多轴铣削。典型的仿形铣削如图1所示。     

切削过程中的智能技术

切削过程是非常复杂的加工过程,在切削过程中涉及物理学、化学、力学、材料学、振动学、摩擦学、传热学等多学科多领域的相关知识与理论,对于切削过程的控制一直以来是切削研究的重点。随着加工技术不断发展与工业4.0时代的到来,切削过程的智能加工技术已经成为切削研究的热点,在切削过程中应用智能加工技术是必然的发展趋势。阐述智能加工技术的内涵、应用智能加工技术的流程,并对智能加工技术所涉及的关键技术进行说明。论述了学者们应用智能加工技术在仿真优化、切削过程状态监测与优化控制等方面的研究成果。通过分析智能加工技术的应用前景与存在问题,指出了智能加工技术尚待解决的主要科学问题及关键技术。智能加工是加工技术的发展方向,智能加工技术在切削过程中的应用一定会带来制造业的又一次技术革命。     

模具钢Cr12MoV硬态铣削过程切削力的研究

切削力是铣削机理研究的重要对象,与刀具磨损和已加工表面质量等指标关系密切。本文通过软件ThirdWave建立了球头铣刀高速铣削模具钢Cr12MoV的仿真模型。该模型采用了网格自适应技术和删除技术。成功实现了切削力的高精度仿真,并对仿真模型进行了实验验证。模型分析了切入切出过程切削力的变化特性,同时也揭示了切削条件对切削力变化的影响规律。本研究成果可对切削工艺条件的合理选择提供借鉴。     

基于有限元仿真的拼接模具铣削用刀具优化

对ABAQUS软件进行了二次开发,以实现拼接模具铣削过程仿真前处理的快速建模。对铣削力、应力和刀具温度进行仿真,并与铣削实验结果对比,验证了仿真模型的准确性。对不同前角、后角、螺旋角及刃口半径的球头铣刀铣削拼接模具的过程进行模拟仿真,采用遗传算法优化铣刀结构,将优化后的结构参数与传统结构参数代入刀具磨损、工件表面质量的对比实验,从而验证了优化的有效性。研究表明,对仿真前处理进行快速建模的二次开发运行成功,模拟结果准确。研究结果为降低制造成本、提高铣刀寿命和工件表面质量提供了理论参考。     

汽车大型覆盖件淬硬钢模具切削加工技术

目前汽车市场上车型种类繁多,且汽车企业为了适应市场竞争需求不断更新车型,汽车换型时80%以上汽车覆盖件模具也随之更换,所以对大型汽车覆盖件淬硬钢模具高速铣削加工产生了巨大的需求.而我国汽车模具制造达不到设计要求.本文分析了汽车大型覆盖件淬硬钢模具的高速铣削加工中存在的问题,在淬硬钢模具高速硬态铣削机理研究、切削动力学分析、切削刀具技术、加工工艺综合优化几个方面的研究现状进行分析和总结,同时指出了大型汽车覆盖件淬硬钢模具切削加工技术有待于进一步解决的问题.     

刀具磨损自动识别及检测系统

对加工状态下刀具磨损值及时有效的检测,可以在保证加工精度的前提下提高加工效率,同时为刀具剩余寿命预测提供有力的数据支撑.针对刀具磨损值测量过程中人工参与的不足、易受主观因素影响、检测精度低等问题,建立了刀具磨损图像自动检测系统,基于最大类间方差及遗传算法迭代寻找最佳阈值,进行磨损区域分割;利用磨损区域呈现"线状"的特点,进行磨损区域特征识别及滤波;基于多级Hough变换以及磨损区域二次识别的方法,将刀具磨损区域在图像中清晰地提取出来.在此基础上,基于Canny算子边缘检测方法建立刀具磨损曲线,计算出磨损区域的磨损值.在刀具磨损检测系统计算的磨损量与超景深显微镜的人工测量结果进行比对,经实验表明,该磨损检测系统检测误差在±6％以内,并且提高了刀具磨损值的检测效率.     

钛合金框架类零件铣削用立铣刀设计与应用研究进展

钛合金材料以轻质、高强、耐腐蚀等优异特性在航空航天领域得到了广泛的应用,但良好的材料属性也为其加工带来难题,尤其对结构复杂的钛合金框架类零件切削,对刀具的设计、使用和性能评价都提出了更高的要求。首先分析了限制钛合金框架类零件切削性能发挥的影响因素,即切削力、切削温度和已加工表面残余应力,并以影响因素为约束总结了钛合金框架类零件加工用整体立铣刀几何结构、表面涂层和基体材料的研究现状;其次针对特定加工场景以影响因素为约束推荐了切削参数;随后将影响因素量化为便于识别统计的评价指标,即切削寿命、效率和表面完整性,进而阐述了刀具切削性能评价的研究进展。最后对整体立铣刀在钛合金框架类零件加工领域的发展与应用进行展望。随着新一代信息技术发展,将进一步推动刀具设计、使用与切削性能发挥的深度融合,助力钛合金框架类零件的高质量、长寿命、高效率切削。