五轴端铣锥形摆线齿轮齿形的数值模拟与试验（英文）

为了提高锥形摆线齿轮齿面的加工质量和效率,提出端铣锥形摆线齿轮的工艺技术.建立端铣刀有效切削椭圆的数学模型,提出利用前倾角和侧倾角分别解决端铣刀局部干涉与刀杆碰撞干涉问题的方法.建立端铣锥形摆线齿轮的几何模型和五轴数控仿真模型,获得其刀具轨迹.数控仿真结果表明:各参数设置合理,加工轨迹均匀顺畅,无加工干涉.在五轴数控铣床上利用端面铣刀实现精密锥形摆线齿轮的无过切加工,验证端铣锥形摆线齿轮的加工方法的可行性和有效性.     

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.     

九轴联动叶片双刀铣削刀路平滑算法

针对九轴联动叶片型面双刀对顶铣削方法,为保证加工轨迹的平滑性及双刀具的同步性,提出了一种基于几何约束的刀路平滑算法。首先,分析了九轴联动双刀加工机床中两把刀具的结构约束关系,通过旋转矩阵将切触点处法向矢量转化为表征双刀具姿态的刀轴矢量,并由刀轴矢量计算刀具的前倾角和侧偏角,确定满足双刀铣削要求的前倾角和侧偏角取值范围;然后,由残留高度和弦高误差定义切削宽度和步长对应的参数增量,对叶背、叶盆曲面沿行距方向上相邻切触点间参数增量Δu_(di)、Δu_(bi)和进给方向上相邻切触点间的参数增量Δv_(di)、Δv_(bi)进行等参数化求解;最后,根据叶背和叶盆曲面切削区域的范围设定自定义系数,研究双侧对顶铣削轨迹线的参数匹配算法,形成双刀铣削的刀路平滑算法。对典型汽轮机叶片规划了双刀对铣粗加工轨迹,并进行了加工仿真和实验验证,结果表明,叶片两侧对应加工区域可同时完成加工,且加工表面的轮廓误差满足该工序轮廓误差的公差要求。与考虑切削力抵消规划轨迹的算法相比,该算法的计算效率提高了56%,且在等效切削参数下,加工效率相对单刀提高了约41.5%。     

刃口钝圆半径对硬质合金刀具性能的影响

目的分析刀具刃口钝圆半径对刀具切削性能和加工质量的影响规律,开展切削加工试验及刀具性能变化规律的研究.方法采用具有不同刃口钝圆半径的整体硬质合金铣刀,以航空领域广泛应用的TC4钛合金材料为切削加工对象,在相同的切削参数下进行切削加工试验;以切削力、表面粗糙度和刀具磨损规律为主要因素对刀具切削性能和加工质量进行分析.结果刀具刃口钝圆半径在10.35～13.78μm内各主要因素的变化趋势:随着刀具刃口钝圆半径的增加,整体硬质合金铣刀切削刃口的强度随之增加,但切削刃口的锋利度随之下降,切削力呈缓慢增加的趋势,刀具磨损速率逐渐减小,且刃口钝圆半径与被加工工件的表面粗糙度呈非线性关系.结论笔者研究所得结果可为硬质合金刀具加工钛合金工程领域提供借鉴.     

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.     

刀具偏心和变形对球头铣刀铣削力的影响

为了预测数控铣削加工过程中球头铣刀的铣削力,将刀具沿轴向平行地分割为许多很小的切削微元,刀具受到的铣削力为参与切削的各切削微元的受力之和.根据刀具铣削力与切削负载之间的经验公式,综合考虑刀具偏心、力变形和热变形,推导出三维进给状态下瞬时切削厚度表达式,建立球头铣刀铣削力模型并对模型进行仿真.结果表明,刀具偏心和变形对铣...     

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。     

5坐标数控加工中工件表面形貌的计算机仿真

模具表面加工时的计算机仿真系统是预测及控制加工表面形貌的主要手段 .文中讨论了球头铣刀刀刃的形状及其数学模型 ,探讨了切削中刀具的倾斜方向、倾斜角度、进给方式、主轴的回转偏心、轴向窜动等因素对刀刃数学模型的影响 ,并开发了球头铣刀在精加工时工件表面微观形貌的计算机仿真系统 .仿真结果与实验结果的比较表明 ,该仿真系统对于预测工件表面形貌的形状和粗糙度是有效的 ;在单方向进给顺铣加工时 ,刀具倾斜角 β=5°～ 1 0°时表面粗糙度最小 .研究结果为预测和改善工件表面形貌提供了理论依据     

任意扭曲直纹面叶轮数控侧铣刀位计算与误差分析

提出了一种计算数控侧铣任意扭曲直纹面叶轮刀位数据的新方法：沿直纹面母线两端点的法矢量偏置一定距离得到2个点，以这2个偏置点所在的直线作为刀轴方向，并使母线两端点到刀轴的距离为刀具半径，推导出了在利用圆柱铣刀侧铣直纹面时刀具与曲面切触线的方程以及加工误差的计算方法，并以计算实例验证了该算法的正确性．这种加工方法使直纹面2条基线的加工误差为0，适合于沿直纹面叶片高度方向分层加工，分层加工后相邻走刀的残留高度理论值为0．     

小安装后角双圆锥面刀片大进给量精铣端铣刀

虽然出现了各种结构的精铣端铣刀,但还没有一种得到了生产上的广泛采用。据我们所知,迄今很少有人从理论上对精铣端铣刀进行分析比较,而作理论上的研究以探讨新型精铣端铣刀结构又是十分重要的。因此,本文试图在这方面做一些工作。文中首先从理论上研究现有端铣刀精铣铣削方式,典型精铣刀结构及其在各种进给量下的加工表面波度H_o。在对各种典型的圆弧刀刃精铣端铣刀进行分析比较之后,指出圆弧刀刃投影在切削基面上的曲率半径R的大小对H_o和许用进给量的大小有着重大的影响。现有的圆弧刀刃刀片的精铣端铣刀,     

铣削力/扭矩的解析卷积模型

为预报螺旋端铣刀铣削力和扭矩 ,建立了一个铣削解析卷积模型。铣削扭矩是铣削过程中一个重要的物理量。通过分析单位铣削力和扭矩之间的关系 ,可以获得铣削扭矩的傅里叶级数多项式 ,得到铣削扭矩在频域中的解析卷积表达式。结合铣削力的解析卷积模型 ,建立了 6维铣削解析模型。利用 kistler测力仪进行了一系列铣削实验 ,验证了模型能够对铣削力和扭矩的大小进行较准确地预报 ,从而实现了对铣削加工过程中力和扭矩的仿真计算     

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.     

Inconel 718镍基高温合金铣削过程的数值模拟

在镍基高温合金Inconel 718的铣削过程中,切削参数对铣削过程中切削力、切削温度和切屑形态等影响显著.为了提高工件加工表面质量和加工效率,通过有限元分析软件ABAQUS建立镍基高温合金Inconel 718三维铣削模型,进行Inconel 718镍基高温合金连续铣削仿真分析,重点研究了不同切削条件下切削温度、切削...     

淬火钢的高速铣削试验和机理研究

高速铣削淬火钢可以显著的提高生产率及加工表面质量，并在一定程度上可以取代磨削加工。但是因为淬火钢特殊的切削性能使得高速铣削淬火钢时的切屑形态、切削力、切削温度以及刀具的寿命有很大的变化。阐述了高速铣削淬火钢的切削机理、刀具的选择，对高速铣削淬火钢的实际应用有一定的意义。     

38CrSi高强度钢端铣铣削力系数实验研究

建立了端铣动态铣削力模型和铣削力系数经验模型,进行了38CrSi高强度钢端铣实验,采用偏最小二乘法对铣削力系数经验模型系数进行辨识,分析了切削参数及其互交作用对铣削力系数的影响变化规律.实验结果表明:在选定的实验范围内,铣削力模型和铣削力系数经验模型均具有较高的精度;每齿进给量对铣削力系数影响最显著,轴向切削深度次之,切削速度影响最小;切削参数之间的交互作用可以忽略.     

骨材料微铣削刀刃温度预测模型

由于骨材料的脆硬性和微铣削加工特点,目前还没有有效的骨铣削刀刃温度的理论预测模型,因此,提出一种骨材料微铣削刀刃温度预测模型,考虑骨材料在高速微铣削加工中热的产生、传递以及分配的特点,将预测模型划分成铣削产热模型和刀刃温度模型两个子模型.然后,建立骨铣削实验平台,并通过热像仪采集铣削过程中刀刃温度变化.最后,对比实验结果与理论预测,验证已建立的骨材料微铣削刀刃温度预测模型的合理性.该骨材料微铣削刀刃温度预测模型方便指导医生根据不同要求选择合适的加工参数,辅助工程人员进行刀具优化设计.     

用AR模型分析铣削加工过程的稳定性

以时间序列与系统分析理论为基础，通过建立实测铣削信号的ＡＲ（ｎ）自回归系统模型，系统研究了铣削过程中振动能量与切削状态的关系以及各振动模态的阻尼变化与初削状态的定关系。试验分析表明：在不同的切削状态下，铣削振动系统总的振动能量基本上保持不变；而铣削振动系统的结构薄弱模态所占有的能量和振动阻尼则随系统切削状态变化而波动较大，且有突发现象。两者皆可以作为定量分析和识别铣削加工过程稳定性的重要特征量。     

完全烧结牙科氧化锆陶瓷延性域铣削的研究

为提高完全烧结牙科氧化锆陶瓷的加工质量,降低加工成本,进行了陶瓷铣削的延性域试验研究. 根据小切削量条件推导得出铣削深度与其它切削参数的关系式,同时根据能量法估算出理论脆延转变临界切削深度值. 进行了不同铣削深度下的铣削试验;利用扫描电镜观测代表不同铣削深度的试样表面形貌,得出陶瓷的实际脆延转变临界铣削深度值. 根据试验的结果,综合运用应力均布效应理论和滑移理论阐释了陶瓷铣削脆延转变的机理. 通过切削力、切削温度、表面粗糙度和表面残余应力的测量和分析,研究了陶瓷延性域铣削的性能. 切削性能研究结果表明陶瓷延性域铣削可行,实现了高质量的表面加工.      

在Matlab/Simulink环境下的动态铣削力仿真

以圆周铣削颤振理论为基础，考虑瞬态切屑厚度及刀具有效前角对动态铣削力的影响，建立一种更准确且更实用的圆周铣削过程的动力学模型．运用数字仿真技术，在Matlab／Simulink环境下建立铣削力系统的计算机仿真模型；利用已有的试验数据，对动态铣削力模型进行了仿真研究．仿真结果表明，该模型的有效性和合理性，能够正确反映铣削力与各种切削参数之间的关系以及刀具的振动状态．     

基于平均切削厚度钛合金TC4铣削机理

选用航空领域应用最广泛的钛合金TC4,基于平均切削厚度进行大量铣削试验,通过切削温度、切削力、切削振动、切屑变形等方面研究其铣削机理.试验结果表明,平均切削厚度是影响铣削性能的重要参数;保持平均切削厚度不变,在一定范围内调整径向切削深度和每齿进给,不论是切削温度、切削力还是振动变化都很小,可以认为具有相同的切削效果.同时,还归纳出不同铣削速度段下切削温度随平均切削厚度的变化规律及切屑变形的特性,并指出选择合适的平均切削厚度进行铣削加工TC4,不仅可以提高刀具耐用度而且可以改善加工表面质量.