高强钢高效加工层切面铣刀优化设计及仿真分析

利用层切面铣刀对508III钢进行铣削试验,分析切削参数对切削力的影响;以最优加工效率和刀具寿命为目标建立切削参数优化模型,采用遗传算法进行优化,并根据切削参数对刀具结构进行设计;对不同前角组合的刀片进行切削仿真,优化刀齿的角度参数;结合优化的切削参数,对层切面铣刀进行切削力仿真验证.研究工作将为重型高效铣削刀具开发和切削参数优化等提供基础和技术支撑.     

干式滚齿刀具的参数化设计及优化

对干式滚齿切削加工刀具的参数化设计及其优化设计进行了分析研究.以干式滚齿的滚刀为研究对象,以最高生产率为目标函数,建立了考虑机床、刀具、加工工艺等多种因素的限制为约束条件的滚刀结构参数及切削用量优化的数学模型,通过该模型中切削用量的变化实现了干式滚刀刀具结构的优化设计.开发了干式滚齿切削加工刀具的参数化设计及其优化设计的应用软件系统,并实现了干式滚刀零件图的绘制.     

一种新型刀具耐磨涂料的研究

本文针对高速钢刀具和普通硬质合金刀具的主要磨损形式,设计了一种新型的刀具耐磨涂料.该涂料主要是从改善刀具的润滑状况,降低切削温度的角度,来延长刀具的使用寿命的.本文从摩擦磨损的角度对该涂料的耐磨机理进行了探讨.     

基于聚焦离子束铣削技术的微刀具制备

提出了一种利用聚焦离子束(FIB)技术的铣削功能制备微细切削刀具的方法,通过设置恰当的离子束参数及精确控制刀具的不同刀面相对离子束的位置,可以获得具有高精度特征尺寸、锋锐刃口且复杂形状的微刀具.被加工刀具的典型特征尺寸为5～50,μm,可加工各种不同截面形状的微刀具.对硬质合金材料的毛坯进行FIB铣削,获得了宽度为7.65,μm、刃口半径小于30,nm的矩形微刀具.通过在超精密车床上进行加工试验,结果表明,FIB铣削的微刀具具有很好的加工性能.     

超声微铣削加工毛刺成形特性研究

为减少微细切削加工过程中产生的微型毛刺对微型零件成形加工质量的影响,利用双直槽结构矩形六面体超声变幅器对工件施加水平辅助超声振动,在304奥氏体不锈钢板表面进行微沟槽结构超声微铣削成形加工试验,研究不同超声微铣削参数条件下铣削顶部毛刺的成形特性.试验结果表明,工件的水平超声振动使得不锈钢微沟槽顶部毛刺形态由长条形的絮状结构变为连续的片状结构;且随着超声振幅的增大,片状毛刺的高度逐渐减小,呈微细碎片化趋势.工件的水平超声振动还有利于减小微铣削沟槽顶部毛刺的长度,且当每齿进给量略大于刀具最小切削厚度时,毛刺长度的减小最为明显.      

“S”形刃球头立铣刀的研究（Ⅰ）──数学模型

在分析球头立铣刀刃磨方法的基础上,建立了“Ｓ”形刃球头立铣刀前、后刀面以及切削刃的数学模型．模型的建立对“Ｓ”形刃球头立铣刀几何参数的分析及优化、切削机理的研究、刃磨参数的选择以及刃磨装置的设计都将具有理论意义;对加快“Ｓ”形刃球头立铣刀的国产化制造具有实用价值．     

涂层硬质合金刀具切削条件的优化

本文首先用正交试验法,探讨工件材料、切削速度、刀具前角等因素对涂层与非涂层硬质合金刀具耐磨性能影响规律的差异,并从切削原理的角度对这些规律进行了分析和讨论,在此基础上,提出了一些使用涂层硬质合金刀具的技术规范;通过一个典型的生产应用实例,说明了涂层硬质合金车刀切削条件优化的方法和技术经济效盆。 本文所采用的正交试验研究的方法和对微机辅助切削速度优化方法的讨论,可供解决同类问题时参考。     

微铣削力在高速微尺度加工中的实验研究与分析

对微铣削过程中微铣刀刀刃受到的微铣削力进行测量,并研究其特性和变化规律.从理论角度对螺旋立铣刀的受力机理进行重点分析.借助现有的微铣削实验平台,选择典型的工件材料并设计相应的实验方法.对加工不同材料工件的刀具所受到的微铣削力进行分析,获得了微铣削力的特征和变化规律.实验结果表明:刀具受到的微铣削力随着微铣削参量的变化而变化,其变化规律与加工工件的材料性能密切相关.微铣刀刃径、每齿进给量、轴向铣削深度和材料的晶粒尺寸是引起尺寸效应的主要因素.     

滑移线场理论在正交切削过程中的研究现状

切削是包含弹性变形、塑性变形、断裂、剪切、冲击和热场等诸多力学现象的复杂过程,滑移线场理论是分析正交切削过程的有效力学工具.截至目前,国内外学者利用滑移线场理论已建立了许多中低速条件下的经典正交切削滑移线场模型,为优化切削工艺参数和指导切削过程提供了理论支撑;但是随着高速切削和微细切削的发展,目前的模型无法完全解释切削过程的诸多物理现象.文中回顾70多年来的正交切削滑移线场模型,分析比较了各模型的前提条件和所侧重解决的问题,总结了目前各类模型的特点及不足之处,对滑移线场模型(包括均匀滑移线场、非均匀滑移线场、自由接触滑移线场、受限接触滑移线场、切屑与工件过渡区滑移线线场、刀具钝圆滑移线场、刃口磨损(负倒棱)滑移线场等)进行了总结,并讨论了正交切削滑移线场模型未来的发展方向,为建立高速切削和微细切削条件下的正交切削滑移线场模型奠定基础.     

金属切削过程的有限元法仿真研究

切削过程的建模和仿真在改善切削刀具的设计和优化切削参数方面有很大的发展潜力.建立了切削过程仿真的有限元模型预报切削力、刀具应力和切削温度.在预先收集工件流动应力数据和高应变率及高温下的摩擦因数的基础上,利用有限元软件Deform仿真研究切削过程.为了验证仿真准确性,进行了硬度200 HB的45#钢的无涂层硬质合金刀具切削试验.结果表明:切削力的预测值和试验值之间表现出了合理的一致性和共同的发展趋势;预测的切削温度的最高点无论在什么切削条件下,总是落在刀具的前刀面靠近主切削刃的部分;预测的最高的刀具应力出现在刀具的前刀面上靠近主切削刃的部分.     

关于球头回转铣刀的凹圆弧形等螺距刃口

给出了球头铣刀上新的刃口设计方法,并给出凹圆弧回转面和球面上连续的新设计方法对应的刃口曲线设计模型,得到的新型刃口设计法对球头铣刀设计制造来说更优.     

球头铣刀加工钛合金零件的铣削力特性

在钛合金的铣削加工过程中,切削力特性将对零件的最终加工质量有重要的影响.对用球头铣刀铣削钛合金工件的切削力特性进行研究.首先建立了用球头铣刀对Ti-6Al-4V铣削加工的切削力数学模型,并通过编写程序求解得出了瞬时切削力及其变化规律;其次建立了球头铣刀对Ti-6Al-4V铣削加工的有限元仿真分析模型,获得了铣削过程中铣削区域的应力场、温度场等;最后设计并完成了切削力测试实验,将得到的实验数据进行了正交分析.结果表明切削参数对平均铣削力影响程度大小的顺序为:轴向切深、每齿进给量、径向切深和主轴转速.     

一种基于微元法的铣削力数学模型的建立及仿真

利用微元法建立了球头铣刀铣削椭圆抛物面的主切削力数学模型,运用MATLAB语言对其进行了仿真实现,为优化球头铣刀的切削路径提供了一种简单可行的方法.     

刀具直径和磨料粒度对微铣磨表面粗糙度的影响

微尺度铣磨复合加工是一种兼具微铣削与微磨削特点的新型加工工艺.为给微铣磨复合刀具参数优化提供理论依据和数据参考,用立方氮化硼(CBN)微铣磨复合刀对不同材料进行微铣磨复合加工试验,并与微铣削加工进行对比,研究刀具直径和磨粒粒度对工件表面质量的影响规律.结果表明:选择合适的刀具参数能使微铣磨复合加工表面粗糙度达到亚微米级,且优于微铣削表面质量;在一定范围内减小磨粒粒径或增大刀具直径能够提高微铣磨复合加工的表面质量,且磨料粒度对表面粗糙度的影响更为显著.     

自由曲线加工中刀具半径常规偏置方法的误差分析及其改进

对常规刀具半径偏置方法引入的额外加工误差进行了研究，推导了凸、凹自由曲线加工时额外误差的数学表达式．提出了一种改进的刀具偏置方法．仿真结果表明，该方法可以较好地解决常规刀具半径偏置方法带来的理论和实际加工误差不一致的情况．     

球头铣削切削力预测模型的解析计算

针对用于加工复杂曲面的球头铣刀,首先建立刀具刃口曲线的空问模型,然后从理论出发分析离散单元的铣削力的变化,最终建立了一个适用于球头铣刀铣削的三维铣削力模型。该模型包括球头铣刀的几何特征和铣削力的计算。利用该模型,可对在不同切削参数下的铣削过程的切削力进行预测。     

球头铣刀切削刃存在差异的切削力系数辨识

为了准确辨识得到球头铣刀切削刃存在差异的切削力系数,提出结合平均铣削力方法和粒子群优化算法的辨识方法.首先,建立球头铣刀的铣削力模型,推导基于平均铣削力且忽略切削刃差异的切削力系数辨识模型.然后,以基于平均铣削力方法辨识得到的切削力系数为初值、最小化铣削力仿真结果和测量结果的偏差平方和为目标,引入修正系数为设计变量,设计基于粒子群优化的切削力系数修正算法.最后,进行仿真和实验验证,相关结果表明采用修正后的切削力系数不仅能准确地预测切削刃存在差异的铣削力峰值,而且具有更好的吻合度和精度.     

用于非圆截面车削的动圈电机伺服刀架系统的设计

设计了一种新型的由动圈直线电机驱动可用于可凸变椭圆活塞车削的伺服刀架系统，给出了新型刀架机械系统的数学模型及其闭合控制系统的组成，分析了动圈中温升较高的原因，提出了降低动圈铜损、限制温升的措施。     

面粉机磨辊车削实验研究

本文对车削磨辊的刀具材料，几何参数，切削用量的优选进行了探讨，解决了车削磨辊的问题。     

基于微纳米摩擦学的超精密加工技术研究进展

回顾了超精密加工机理研究的几种主要方法，重点介绍了结合微观摩擦磨损和分子动力学模拟的微纳米加工材料去除机理的研究现状。在此基础上，简单讨论了微摩擦磨损与微纳米切削加工的关系，试图说明当切削深度小到接近于刀具的刃口半径时，微纳米切削加工中刀具与工件的作用过程近似于滑动摩擦作用过程，基于微摩擦学的微纳米加工机理的研究是合适的、有意义的。