基于PCI9118数据采集卡的车削力测量系统设计

采用基于应变片式测力仪、PCI9118数据采集卡及Visual Basic编程语言的车削力测量系统,实现了对采集来的切削数据的向间标定系数的基于一元线性回归方程的计算,并分析了数据的相关性;通过实际加工测量,利用标定系数得到了实际切削力的大小,求出了3个方向的关于进给量和背吃刀量的切削力经验公式,为车削加工提供了参考数据。     

机床动态切削力测定试验与时间序列模型预测

为获取动态切削力,在数控机床ETC1625P上对12Cr18Ni9回转件进行外圆切削试验.利用信号实时采集系统获取刀具在切削平面内两个正交方向运动的位置信息,同时将KISTLER传感器安装在机床刀头上,测得加工过程中三个切削方向的实时切削力.试验数据表明切削力在进给方向随位移而波动性变化.为研究切削力与切削参数之间的复杂非线性关系,通过时间序列分析建模,实现对动态切削力的预测.对切削力误差进行分析,得到的预测精度符合要求.     

基于有限元方法的钛合金加工切削力研究

本文基于有限元方法建立了车削钛合金Ti6Al4V的切削仿真模型.通过将Kistler9257B三向车削测力仪测得的主切削力与通过仿真模型获得的主切削力进行对比,验证了仿真模型的正确性.通过ABAQUS二次开发对仿真模型进行了参数化.利用切削仿真参数化模型对主切削力进行了分析.结果表明:通过试验得到的主切削力与仿真模型获得的主切削力相差小于10%;在所选试验参数范围内,随着进给量增加,主切削力增大;随着刀具前角、切削速度增大,主切削力减小;进给量对主切削力的影响最为显著.     

外圆车削中力变形误差的软件补偿原理

以车削光轴的外圆为例,通过分析车削过程中工件受切削力作用产生的力变形及其对加工工件直径的精度影响,建立了力变形下直径误差Δｄ的数学模型,并以此阐述了软件补偿的基本原理和思想,即用软件控制车刀产生附加进给Δｄ以补偿力变形造成的直径误差。     

基于相对误差的最小二乘法在切削力预测中的应用

对比分析高斯最小二乘法和基于相对误差的最小二乘法,后者的相对误差均值更小,适合保证实际值更小时的精度,更适合应用实际工程分析。在机械加工研究中,切削力通过应力、应变或测力仪传感器测量获得,使用成本较高,因此,提出了一种基于数控机床伺服参数的测量方法。测量得到电流环伺服参数TCMD和切削力,采用基于相对误差的最小二乘法,两者之间的关系模型,并将此关系模型应用于切削力的预测中。试验结果表明切削力可通过伺服参数进行预测,基于相对误差的最小二乘法的预测模型具有较高的精度。     

车削奥氏体不锈钢刀片断屑槽研究

不锈钢是典型的难加工材料.对不锈钢材质的可切削性进行分析,明确其难加工的本质原因,并介绍一般车刀刀片前角和断屑槽的选择要求.通过车削实验对3种基体材质相同断屑槽不同的刀片进行对比,用三向测力仪测定相同切削用量下3种刀片的切削力,并观察切削区域切屑的产生、流出、卷曲和折断过程及刀片后刀面的磨损情况.由实验获得了1种最适合车削奥氏体不锈钢材料的槽型.     

多通道测力仪动态信号反向滤波补偿方法

为了消除动态测力仪的结构动态特性对测试结果的干扰,采用反向滤波的方法对动态力测试信号进行修正。根据最小相位系统理论设计反向数字滤波器,由单输入单输出反向数字滤波器的设计原理,提出了多输入多输出反向数字滤波器的设计方法。根据测力系统激励力与测试值之间的频响函数矩阵,建立测力系统传递函数模型,并进行最小相位转化,将最小相位动态力传递函数模型反转,得到反向滤波器。实验结果表明:经过反向滤波处理的动态力测试值与实际动态力具有相同的幅值;运用零相位滤波方法,消除了测试信号与实际动态力之间的相位差;测试结果与动态力实际输入幅值误差小于6%。     

小八角环刀杆式车削测力仪

本文介绍了最近研制出的一种小八角环刀杆式车削测力仪的结构特点、测力原理及性能实测结果,在车削测力仪结构小型化方面做了初步尝试。车刀和测力仪做成整体结构,无机械连接,结构尺寸小,重量轻,提高了测力仪的灵敏度、刚度、固有频率,线性度和重复性均好。由于它同外园车刀一样,可以装夹在车床的方刀架上,因此它既可以用于实验室作为测力仪对三向车削分力进行动态测量,又可以在实际生产上做为传感器或信号源对切削过程进行动态监测。本文还给出了在试验的基础上导出的测力仪固有频率的经验计算公式。     

基于GA和DEFORM的陶瓷材料切削力数值模拟

通过有限元仿真及材料本构模型修正、遗传算法优化、数值模拟以及车削试验，研究了车削陶瓷材料切削力变化规律.有限元仿真成屑对比结果表明，经典的Johnson-Cook模型的切屑为连续片状，与实际加工不符；模型改进后，其仿真切屑为块状崩碎屑，对陶瓷材料有限元仿真较为适用.依据简单单因素有限元仿真数据，利用最小二乘法进行了一元回归数值拟合，获得了切削力与单一参数的解析式，相关系数检验结果表明模型具有较高的精度.利用遗传优化算法，建立了切削力多元模型.通过单因素试验、正交试验进行了多元模型验证，结果表明该模型能够准确反映切削力变化规律，具有较好的可靠性.     

一种简捷实用的压电石英晶体刀杆式三向车削测力仪

本文介绍一和简单而实用的测力仪．它仅由一个压电石英三向力传感器和一个弹簧刀杆组成，信号经放大与补偿后通过普通记录与显示装置便可在线测量三向静、动态切削力。从中重点介绍测力仪结构设计、补偿原理、动力学分析以及静、动态性能鉴定。     

车削颤振时变可靠性分析

考虑车削加工过程中刀具磨损对切削力系数的影响,用Gamma过程描述了切削力系数随时间的变化过程,并建立了车削颤振时变可靠性模型.提出了主动学习的Kriging模型与基于首次超越的子集模拟相结合的时变可靠性分析方法(AK-SSFP).对某一车床建立车削颤振稳定性模型,分别采用Monte Carlo方法(MCS)、基于主动学习Kriging的Monte Carlo方法(AK-MCS)和AK-SSFP方法计算车削颤振时变可靠度.AK-SSFP方法的结果与MCS方法的结果一致性很好,且AK-SSFP方法减少了真实极限函数的调用次数并缩短了运算时间.AK-SSFP在保证精度的同时提高了计算效率,解决了车削加工系统颤振时变可靠度的计算问题.     

切削特征量的模糊预报研究

在分析切削特征量及传统最小二乘加地基础上，运用模糊理论建立了切削特征量模糊预报方法，研究结果表明，所建预报模型 效地预报切削等切削特征量。     

基于最大最小的切削力模糊预报研究

在简析切削过程特征和普通回归法基础上,利用实测切削力的最大和最小值。运用模糊理论建立了切削力模糊预报模型,并借助Ｍａｔｌａｂ语言实现了切削力的预报。研究表明,所建模型能有效地预报切削力,且建模方法可方便地推广到其他切削特征量的模糊预报,为切削力等切削特征量的估计提供了新的参考。     

高速车削Inconel718时切削力研究

切削力是高速切削加工过程中的一个重要的因素。本文采用sialon陶瓷刀具对镍基合金Inconel718进行了高速车削试验。研究了不同切削速度下切削力、刀具磨损和表面粗糙度相互关系。通过切屑的宏观形态计算得到定量的切削变形系数、剪切角、剪应变,直观分析考察了Sialon陶瓷刀具加工镍基合金时变切削力与形系数及剪切角大小随速度变化的规律。     

车削颤振时变可靠性预测

针对车削加工过程中刀具磨损使得切削力系数等加工参数不断变化,进而导致传统的颤振预测方法随着加工时间的增加预测精度大大降低的问题,将时变可靠性理论引入颤振预测中,用线性方程表示了合力切削力系数的均值随切削时间的变化关系,建立了时变稳定性和时变可靠性模型.获得给定加工条件下系统的时变极限切宽和时变颤振可靠度曲线.最后对提出的计算方法做了相应的实验证明.实验表明.提出的颤振时变可靠性预测方法能够更为准确地预测不同加工时间下的颤振.     

基于四轴联动立式加工中心的非圆齿轮滚齿系统

非圆齿轮节曲线的曲率半径为变量，要求加工非圆齿轮时必须使刀具在切齿的同时，相对齿坯回转中心作特定规律的径向移动。在对数控滚切非圆齿轮所必需的4种控制运动进行分析计算的基础上，建立了基于四轴联动立式加工中心的非圆齿轮滚齿加工的联立数学模型，提出了在通用性较强的加工中心上滚切非圆齿轮的实施方案，为非圆齿轮的数控加工探索了一条新的途径。     

Research on the Characters of the Cutting Force in Vibration Cutting Particle Reinforced Metal Matrix Composites SiC_p/Al

In this paper, turning experiments of machining particle reinforced metal matri x composites(PRMMCs) SiC p/Al with PCD tools have been carried out. The cutting force characteristics in ultrasonic vibration turning compared with that in com mon turning were studied. Through the single factor experiments and multiple fac tor orthogonal experiments, the influences of three kinds of cutting conditions such as cutting velocity, amount of feed and cutting depth on cutting force were analyzed in detail. Meanwh...     

电缆车削剥皮过程理论分析与仿真模拟

为解决人工剥离电缆外皮效率低、精度差的问题,通过材料力学分析和有限元方法对电缆车削剥皮过程进行了理论模型构建和仿真模拟分析,研究了电缆车削剥皮过程中的变形规律,为一种机械车削中间剥皮方式提供理论依据并验证可行性。对电缆结构特性进行分析,建立电缆几何模型。采用复合材料力学理论分析与均匀化方法,进行电缆力学模型建立及参数的求解。建立影响车削剥皮质量的中间剥皮车削加工力学模型,研究影响剥皮质量的电缆弯曲与扭转变形力学特性规律,并进行了电缆线径、长度、切削位置因素显著性分析。分析了电缆绝缘外皮XLPE切削加工特点、刀具几何参数与材料选择,求解出了XLPE的修正J-C本构模型,运用ABAQUS进行热力耦合切削数值模拟,研究了切削速度、切削深度与刀具角度对切削力、切削温度及切屑形态影响规律。结果表明:电缆线径对电缆弯曲和扭转变形均有较大影响,线径越大产生的变形越小。长度和切削位置对线缆弯曲变形影响较大,对扭转变形影响不明显。电缆XLPE外皮切削有限元模拟结果清晰直观,切削速度、切削深度和刀具前角对XLPE外皮切削形态和切割温度影响规律明显。     

微织构刀具三维超声振动车削304不锈钢研究

为了提高304不锈钢加工效果,减小切削力,延长刀具寿命,提出一种微织构刀具与三维超声振动复合的车削工艺.分别利用减摩特性与断续切削特性,根据正交切削模型,从变切深与微织构刀具接触面积减小的角度建立普通刀具与微织构刀具三维超声振动车削的切削力模型.通过车削304不锈钢的单因素实验研究各切削参数对主切削力的影响规律并对比刀具磨损,通过正交实验研究最佳切削参数组合.结果表明:相对于普通刀具,微织构刀具的主切削力降低30%~40%;磨损程度平均降低11.50%;对于减小切削合力,最佳的切削参数组合为:切削深度为0.1mm,进给量为0.08mm/r,主轴转速为250r/min.     

氧化锆陶瓷车削刀具几何参数的多目标优化

通过氧化锆车削试验测得切削力和刀具磨损量，以工件材料去除量与刀具磨损量的比值作为刀具利用率的量化指标.采用粒子群算法改进BP神经网络，并以此对单因素试验值进行训练预测.采用最小二乘拟合，建立刀具利用率和切削力关于各刀具几何参数的一元模型，以相关系数检验模型的可靠性.基于一元模型，分别提出了刀具利用率和切削力关于刀具几何参数的多元模型.利用粒子群算法结合正交试验值对多元模型进行优化求解，并通过验证试验证明了多元模型具有较高的精度.将多元模型作为目标函数，以刀具利用率最大和切削力最小为优化目标，基于粒子群算法进行了刀具几何参数的多目标优化，验证试验结果表明优化得到的刀具几何参数是合理的.