斜置旋耕试验装置研制

研制了可实现七种角度调节的斜置旋耕试验台。建立了斜置旋耕负荷测量系统,能满足不同运动学参数、不同刀辊斜置角下的旋耕扭矩、水平分力、垂直分力、轴向分力以及旋耕刀转角的测试要求。     

一种新的铣削力模型

提出了一种新的三维非线性铣削刀模型,以圆柱螺旋铣刀为例,依据一次切削实验测试结果识别切削力系数,百而以不同的切削参数对加工过程的铣削刀进行数值仿真。计算结果和实验结果表明了用该模型拟削力的有效性和正确性。     

刀位点曲线拟合中的近似弧长参数化方法

针对复杂曲面高性能数控加工的要求和刀位点的特点,提出了适合于刀位点参数曲线拟合的近似弧长参数化方法。该方法利用在相等弦长和弦高时被拟合曲线与圆弧长度相近的原理,对密集离散刀位点进行参数化。拟合实例和分析表明,利用该方法对被拟合刀位点进行参数化并进行参数曲线拟合,计算简单,算法稳定可靠;曲线拟合精度高,容易实现编程,适合于自由曲面高性能数控加工中参数曲线插补刀具路径的计算与生成。     

加工硬质合金端铣刀刀槽时的工艺调整计算

硬质合金端铣刀刀体上的刀槽，通常将设计为槽底与铣刀轴线倾斜δ角，槽侧壁与铣刀轴线倾角为ω且偏移一个距离为ｅ，以使刀齿装夹在刀体上后获得端铣刀所需的几何角度。本文主要论述在万能铣床上铣削铣刀体上具有δ、ω、ｅ的刀槽时必要的工艺调整，利用矢量及座标转换推导了加工刀槽时必要的参数计算公式，为高效率、高质量地进行铣刀体刀槽的加工提供了一种精确可行的参数计算方法。     

刨煤机刨刀间距对煤岩跃进破碎及产尘的影响

针对刨刀破碎煤岩的能耗及产尘问题,通过刨刀不同刀间距的测试试验,研究了不同煤岩(抗压强度为4 MPa、8 MPa、12 MPa)对刨煤机刨刀阶跃破碎参数和产尘量的影响.研究结果表明:刨刀刨削不同煤岩,煤岩发生三次阶跃破碎的切深与刀间距成高度线性相关;当煤岩抗压强度为4 MPa时,刀间距对阶跃破碎推力、阶跃破碎量影响不明显,这是由于刨刀受随机载荷较大所致,而当煤岩抗压强度大于8 MPa时,刀间距对阶跃破碎推力、阶跃破碎量影响较大,并成高度线性相关.刨刀间距与产尘量成反比,当刨刀间距达到30 mm时,破碎煤岩的单位比能耗最小.     

基于蒙特卡洛法的铣削让刀误差概率分布预测

基于斜角切削理论,建立铣削力计算模型,求解得到铣削力.构建薄板受力变形的挠度函数,结合刀具的受力变形求解刀具-工件耦合变形的铣削让刀误差.采用神经网络拟合方法,求出输入铣削参数与输出最大让刀误差的函数关系.考虑刀具参数、材料参数、工件参数以及加工工况等随机参数对金属切削的影响,利用蒙特卡洛方法,对输入参数进行抽样,将参数样本代入神经网络拟合的函数模型中,获得铣削让刀误差样本,并分析其概率特性,从而提出一种铣削让刀误差的概率分布预测方法,较确定性计算铣削让刀误差的方法更加符合实际.     

基于刀盘扭转能量的土压平衡盾构刀具磨损分析

在卵石和中风化泥岩中掘进时,土压平衡盾构面临严重的刀具磨损.为合理组织换刀工作,需预计刀具的磨损情况.通过分析成都地铁20个盾构区间的部分掘进数据,以刀盘扭转能量作为刀具磨损模型的输入参数,对换刀数目与刀盘扭转能量的关系进行了拟合.在此基础上,增加泡沫添加剂体积,建立双参数预测模型,进一步优化刀具磨损的预测精度.结果表明:换刀数目与刀盘扭转能量正相关,与泡沫添加剂体积负相关;换刀数目与双参数间的回归关系具有统计显著性;卵石和中风化泥岩地层中的换刀数目都较好地符合双参数预测模型但不同地层中的拟合参数有所差异.双参数刀具磨损模型的预测精度显著优于基于掘进距离的单参数模型和JTS模型.     

盾构刀盘扭矩与位移相关性分析

盾构刀盘扭矩是盾构施工参数的重要组成部分。为了明确盾构刀盘扭矩大小,以及扭矩对土体位移的影响,确保盾构隧道施工的高效和安全,以北京地铁14号线工程的现场测试和理论分析建立了扭矩各组成部分的计算模型。采用高频率采集数据的方式,结合现场测试的扭矩和盾构施工引起的土体位移,讨论两者的相关性。研究结果表明:刀盘扭矩由7个部分组成,其中与地层土体情况有关扭矩约占总扭矩的99%,刀盘与土体的摩擦扭矩占总扭矩的65%;定义了与扭矩、距离相关的f值,并得到测点单环位移变化量S与1/f成反比关系,即S与扭矩T成正比,与距离L成反比关系;S与1/f之间的相关性及匹配性较好,刀盘到达测点前S与1/f的相关性要优于刀盘通过测点后;施工时主要考虑刀盘到达前扭矩对土体位移的影响,周围土体主要为粉土的S与1/f的相关性要优于粉细砂。     

基于能量原理的TBM刀盘掘进参数与刀间距匹配特性分析

全断面岩石掘进机是立体化城市建设的重要隧道施工机械,其掘进参数(贯入度和刀盘转速)和刀间距的合理匹配是全断面岩石掘进机施工效能的关键因素,同时也是制约刀盘布局与拓扑结构设计的重要依据.基于能量原理,以刀盘转动产生的动能作为输入能量,以岩石破坏释放的能量与滚刀由于摩擦产生的摩擦功作为输出能量,借助CSM滚刀受力预测公式,建立包含地质参数、刀盘掘进参数、滚刀刀间距等多领域参数相匹配的TBM破岩能量守恒模型.应用此模型,以MB264-311-8030,mm TBM刀盘为工程实例,通过给定刀间距计算贯入度,最终得到最小比能约束条件下的刀盘开挖时的刀盘转速介于经文献查阅得到的刀盘驱动基本参数,说明从合理能耗考虑刀盘的掘进转速模型具有一定的工程意义,也为多参数耦合刀盘刀具布置优化设计提供了理论参考.     

轮刀切割器的工作性能试验与分析

对铡草机常用的凹圆弧刀、凸圆弧刀和折线刀轮刀切割器功碎干饲草的功率消耗进行了试验研究，测定了它们对干饲草的切碎性能，分析了轮刀切割器的结构参数和运动参数对切碎性能的影响，讨论了合理工作参数的选择，对轮刀切割器的设计研究具有参考价值．     

滚刀载荷监测及刀盘载荷分布规律实验研究

为了获取滚刀载荷、建立刀盘载荷分布规律,为岩石隧道掘进机（TBM）高效掘进参数控制提供指导,通过分析单刃滚刀和中心双联滚刀结构形式,开发了滚刀载荷测试的传感器安装结构及测力传感器,研发了适用于TBM掘进模态综合实验平台的滚刀载荷监测系统;通过开展不同贯入度、不同刀间距及不同滚刀布置方式的多滚刀回转式破岩实验,基于实验结果建立了滚刀载荷分布规律,实验结果表明：滚刀载荷在空间域上随安装半径的增大而增大,临空面的产生和滚刀立体布置有利于滚刀破岩,贯入度与滚刀载荷呈幂函数关系。研究结果可为TBM刀盘设计和掘进参数的控制提供了参考依据。     

基于PLC轴链式刀库定位及控制

本文主要阐述西门子840D数控系统中的刀库管理功能将刀库进行数据管理,通过NC与PLC进行各类刀具信号的交换与传递,以及相关参数的设置与应用,以PLC程序与NC程序相结合方式实现刀套搜索、刀套定位、机械手抓刀等一系列动作的控制。     

任意曲面叶轮五坐标数控加工刀具轨迹生成

以任意曲面叶轮五坐标数控加工为背景，根据叶轮的几何形状，提出了一种高效的侧铣加工刀具－鼓锥形刀，基于鼓锥形刀的等残留高度刀具轨迹计算方法，使刀具按相邻轨迹的加工所形成的残留高度相等，加工效率提高，解决了等残留高度法生成刀具轨迹中的核心问题，并对刀具轨迹间距的计算提出了改进算法，计算精度提高，对任意曲面叶轮叶片五坐标数控加工刀具轨迹进行了计算，并与球形刀等参数法作了比较，结果证明，采用鼓锥形刀等残留高度法，所生成的刀具轨迹长度是球形刀等参数法刀具轨迹长度的1／3，加工效率是采用球形刀等参数法的3倍。     

环形刀3轴铣削小曲率面的刀具切触几何分析

针对球头刀在3轴或3+2轴机床加工小曲率面存在效率低的问题,对使用环形刀加工汽车模具的相关问题进行了研究.为有效分析刀具的铣削性能,提出以刀具单次独立切入工件的有效切削带宽代替加工带宽.基于几何切触关系,分别分析了环形刀与球头刀和曲面刀触点处的切削速度,并提出基于刀具切入工件部分在刀触点切平面内的投影,建立3轴铣削条件下有效切削带宽与刀具、曲面坡度、切深、进给方向等参数间的数学模型,为环形刀在3轴加工中的刀路优化提供依据.小曲率面加工实验表明:与球头刀相比,环形刀可提高加工效率27.27%,并能够抑制毛刺的产生,且具有较好的表面质量.     

弧齿锥齿轮小轮无刀倾切齿齿面修正方法

为了在无刀倾铣齿机上实现弧齿锥齿轮刀倾法小轮的等效加工,提出了一种基于齿面等效失配的小轮无刀倾切齿齿面修正方法。在建立弧齿锥齿轮共轭啮合数学模型的基础上,研究了齿面失配图的构建方法。通过比较小轮刀倾角为0°的齿面失配图与目标齿面失配图,计算出小轮误差齿面与目标齿面之间的偏差,采用最小二乘法对小轮加工参数进行了修正,实现了小轮误差齿面向目标齿面的逼近。以一对弧齿锥齿轮为例,进行了小轮无刀倾切齿参数的修正转化和啮合仿真。仿真结果与滚检结果一致,验证了本文方法的有效性。     

盘形滚刀刀间距对岩石跃进破碎参数的影响

正确确定岩石的性能参数是全断面岩石掘进机使用及高性能全断面岩石掘进机研制的理论基础.通过盘形滚刀不同刀间距的压痕试验,研究了不同岩石上刀间距对盘形滚刀跃进破碎参数的影响,从而发现,盘形滚刀与北京昌平花岗岩相互作用时,岩石发生第一次、第二次和第三次跃进破碎时盘形滚刀切深与刀间距高度线性相关,只在第一次跃进破碎时,盘形滚刀推力与刀间距高度线性相关;盘形滚刀与北京顺义大理岩相互作用时,岩石发生第一次跃进破碎时的跃进量与刀间距高度线性相关;盘形滚刀与山东掖县大理岩相互作用时,岩石发生第一次、第三次跃进破碎时,盘形滚刀推力不仅与刀间距高度线性相关,盘形滚刀跃进量与刀间距也高度线性相关.     

梳毛机除草装置工艺参数的优化

本文利用系统工程原理和回归正交实验方法,在小型去草梳毛机上模拟真实加工条件,对除草装置的主要工艺参数:除草刀与莫雷尔辊(或开毛辊)之间隔距,除草刀表面线速度.除草刀罩壳前、后开口高度进行了优化。得出,①除草刀与开毛辊或莫雷尔辊之间的隔距越小,除草率和落毛率越高。②除草刀罩壳的前开口高度越大,落毛率越高。但当取小隔距时,前开口高度越大,除草率越高。③除草率与线速度比V_1/V_2成正比(指除草刀与开毛辊或莫雷尔辊之间线速度比);而落毛率则与其为负指数关系。当线速度比大于6时除草率较高同时落毛率较小.④加大除草刀罩壳的后开口高度,可提高除草率并减少落毛率。实验结果与作者提出的除草刀作用数学模型分析一致。此外,还优选出上述几个除草作用区的工艺参数调节范围。使除草效率分别提高32～52％.     

弯形旋耕刀的静应力分析

为了研究侧切刃弯曲度与刀刃倾斜距离对弯形旋耕刀切入土壤时的受力影响,以目前所使用的某型号弯形旋耕刀作为分析对象,用SolidWorks软件建立4组不同尺寸参数的旋耕刀模型,根据旋耕刀工作参数计算出旋耕刀工作载荷(F)为428.16N,再导入ANSYS软件中进行有限元分析,分别得到4组不同尺寸的弯形旋耕刀对应静应力变化状况数据.结果表明,在整个应力与位移变化过程中,刀柄与刀刃的结合处为主要受力区域,并逐渐向刀尖方向扩散,当旋耕刀的尺寸为一定范围值时对应力的变化影响不大,整体位移相对变化不明显.     

综放工作面扇形区域调采工艺研究

为提高综放工作面回采率,兖矿集团杨村煤矿305工作面初采时,需对三角区域实行旋转开采。通过对长刀斜切和短刀斜切2种工艺的旋转角度、切割循环、切割刀数、进刀特点等参数的对比分析,实施了1刀长刀和3刀短刀穿插割煤方式,并对调采工艺提出了要求,达到了良好的效果。     

螺旋锥齿轮HFT法加工的反调修正方法

针对高精度螺旋锥齿轮制造的机床调整参数反调修正计算问题,基于机床、刀具结构与螺旋锥齿轮刀倾法加工原理,建立刀倾法加工的螺旋锥齿轮理论齿面方程、误差齿面方程和齿面法向误差的数学模型,给出全齿面法向误差曲面表达式。研究机床调整参数与全齿面法向误差的变化规律,建立机床调整参数与齿面误差关联规律,给出全齿面敏感系数矩阵和理论齿面法向误差的计算公式,使用序列二次规划法求得机床调整参数修正量最优解,以一套HFT制造工艺参数验证了提出的齿面反调修正方法的正确有效性。