球头铣刀螺旋铣孔材料去除及孔形成过程分析

根据螺旋铣孔加工机理,考虑钛合金难加工特性及球头铣刀头部的几何特征,分析球头铣刀完成钛合金螺旋铣孔加工过程中不同特征时刻刀具和工件的形态及相对位置关系,选取四个典型时刻研究球头铣刀螺旋铣孔过程中的孔壁形成机理.对去除的未变形切削材料的截面特征和横截面面积进行讨论,通过典型时刻分析球头铣刀螺旋铣孔过程中的材料去除行为,在数控机床上开展钛合金螺旋铣孔试验,并测量切削力,分析刀具磨损和螺旋铣孔质量.结果显示球头铣刀在钛合金螺旋铣孔加工过程中材料去除均匀平稳,与仿真过程基本一致,同时切削力逐步增加或减小,刀具磨损小,孔质量较高.     

基于螺旋铣孔柔性切削力建模的孔径误差补偿

螺旋铣孔技术有较高的加工质量及加工效率,得到国内外广泛关注.但在小孔加工过程中,在螺旋铣刀小直径、大长径比和径向切削力的共同作用下,刀具易发生挠曲变形,导致较大的孔径误差.针对此问题,通过研究刀具受力挠曲变形规律,结合切削力与刀具挠曲变形量间的耦合关系,建立了螺旋铣孔切削力的柔性预测模型;并基于镜像对称原理和迭代算法对孔径进行误差补偿.试验结果表明,补偿之后孔径误差由约35,μm降低到5,μm左右,极大改善了小直径孔的加工质量.     

面向飞机柔性装配的航空制孔实验平台

自动钻铆技术是新一代飞机数字化柔性装配研制的关键技术之一。随着我国ARJ21和C919大飞机的研制,将钻铆技术和智能机器人控制相结合,解决低成本、柔性且满足高质量制孔要求的柔性轨道航空制孔问题的需求越来越迫切。为了使学生能够了解飞机自动钻铆与机器人机构和控制的原理及基本设计方法,设计并实现了基于柔性轨道的航空制孔实验平台。本文主要介绍了实验平台的硬件环境、软件控制框架、机器人控制的设计流程和实验测试方法。该实验平台在实验教学中取得了良好的效果,通过提出自动钻铆与机器人智能控制的实验契合点,在一定程度上提升了飞机装配中的自动制孔的教学水平,有助于培养具有良好自动制孔机器人开发能力的复合型人才。     

碳纤维复合材料螺旋铣孔瞬时切削力系数识别

在螺旋铣孔过程中,刀具绕其自身轴线自转的基础上围绕预加工孔中心公转并保持轴向进给.为了准确预测碳纤维增强复合材料(CFRP)螺旋铣孔过程中的切削力,基于螺旋铣孔的基本切削机理,考虑刀具侧刃和底刃在进给过程中对切削过程的影响及复合材料的各向异性特征,构建螺旋铣孔过程中切削力解析模型.根据全因子条件下复合材料螺旋铣孔试验数据,采用数据拟合方法识别底刃切削力系数,采用瞬时切削力方法识别侧刃切削力系数.结果表明仿真切削力能够较好地拟合试验值.     

基于结构光三维视觉测量的机器人制孔姿态修正方法

在制孔工艺中,垂直度很大程度上影响着飞机装配精度、飞机使用寿命和安全性.开展基于先进视觉检测技术的姿态修正研究具有十分重要的意义.该文基于机器人制孔工艺流程,提出了基准孔位置和法向量检测的改进方法,设计了机器人视觉检测系统的工作原理和主要模块,搭建了仿真平台和原理样机;建立了法向量检测模块的三维测量模型,生成了工件表面...     

航空用叶片螺旋铣削刀位轨迹规划

研究了航空发动机叶片叶身部分的螺旋铣数控加工过程,在螺旋加工的基础上用等高度残留法推导了五坐标数控铣加工的叶片刀位点计算公式。根据叶片特征和数控加工理论,详细讨论了叶身加工过程中的刀位计算方法,在采用端面立铣刀刀具的基础上提出了一种新的螺旋形切触点轨迹的构造方法,有效地避免了刀具过切现象,保证了桨叶的扭角精度和表面粗糙度,减少了后续工序的加工难度。本文的刀位计算方法在叶片螺旋铣加工实践中取得了良好效果,提高了叶片生产效率和加工质量。     

碳纤维增强复合材料螺旋铣孔的临界轴向力模型

通过分析碳纤维增强复合材料螺旋铣制孔过程的分层机理，提出一种基于经典板壳理论的用于解析复合材料螺旋铣孔出口分层的临界轴向力模型.模型分析表明，螺旋铣孔过程剩余的未切削材料厚度是影响材料出口分层的重要因素；随着未切削材料厚度的减小，材料发生出口分层的概率增加.开展了复合材料螺旋铣孔实验研究，结果显示，模型轴向力临界值最大偏差为13.48%.全因子实验结果显示，轴向力随着主轴转速的增加而降低，随每齿进给量的增加而增加，随每转轴向切深的增加而增加；刀具磨损与轴向力大小呈线性关系，当每齿进给量为0.02mm/齿、主轴转速为6000r/min、每转轴向切深为0.1mm/r时材料所受轴向力最小.     

基于间接测量法的制孔机器人的工具参数标定

为了提高工业机器人的工具参数标定精度,该文在机器人运动学模型的基础上,提出了一种基于间接测量的工具参数标定方法。该方法利用空间中两点位姿相对固定的特性,应用机器人运动学模型建立了一个易于直接测量及标定的工具参数和位于制孔刀具轴线上的虚拟刀尖点参数之间的对应关系。通过在标定平板上制孔将虚拟刀尖点相对于世界坐标系的位姿固定下来,以已标定的工具参数为参照推导出制孔机器人的虚拟刀尖点的参数。应用标定结果进行了实际制孔试验,相比传统的工具参数标定方法有效地提高了制孔的精度。     

机床与机器人旋转超声铣边对比试验研究

针对弱刚度环境下碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced composite material,CFRP)铣边因颤振导致的刀具损伤严重和铣边质量低下问题,开展了机床与机器人有无超声铣边试验研究.分析了超声振动对不同加工方式下铣削力波动的影响规律,开展了机床与机器人刀具损伤的对比试验,分析两种铣...     

整体叶盘盘铣开槽加工刀具寿命预测

针对目前预测刀具寿命的方法存在精度不高、受试验数据限制等缺点,提出了用灰色系统理论预测刀具寿命。首先,设计整体叶盘盘铣开槽加工试验,采用表面质量测量仪测量盘铣刀后刀面磨损增长量,根据试验测量的后刀面磨损增长量绘制刀具寿命曲线。然后,选取刀具寿命曲线正常磨损阶段的有限组数据组成时间序列,采用灰色系统理论,建立关于刀具寿命的预测模型。预测结果表明:以灰色系统理论建立的盘铣刀寿命预测模型,预测值与试验值的相对残差均在5.0%以内,模型精度为98.26%,满足工程需要,可用于盘铣开槽加工过程中刀具寿命的预测。