等螺距圆弧形球头铣刀刃口曲线的连续性讨论

随着复杂曲面的数控加工任务的增多和数控技术的进步发展,对用于加工曲面的特种回转刀具品种的需求也越来越多,数量也越来越大,因而采用更新的技术对现有回转刀具进行优化设计、降低设备成本投入、简化生产工艺的复杂程度,越发显得重要。文章给出了回转铣刀刃口曲线的通用公式,主要推演了等螺距圆弧形球头回转铣刀刃口曲线的计算公式及其连续性。     

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.     

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.     

多齿端铣切削振动的计算机仿真

建立了多齿端铣切削过程动力学模型，开发了切削振动仿真的微机通用软件。数字仿真多齿端铣切削振动的结果，同他人实验结果和实际经验相符、同仿真单齿端铣切削振动的结果相似或互相衔接，表明模型的正确性、软件的实用性，指出多齿连续端铣时随着铣刀的齿数增加，切削强迫振动幅度减小，而稳定性极限铣削深度也随之降低，容易发生自激振动。     

基于实体造型的球头铣刀三维铣削力仿真

提出了基于实体造型技术的复杂曲面球头铣刀三轴铣削加工过程三维铣削力仿真方法。整个系统由几何仿真模块和物理仿真模块组成。用基于UGⅡ的实体造型技术表示工件、刀具、刀具扫描体以及被切除材料实体,用分段三次NURBS曲线表示刀具切削刃,通过NURBS曲线和被切除材料实体之间的求交运算,抽取参与切削的切削刃片段。基于切削力与切屑几何之间的经验关系,用数值积分方法建立了球头铣刀三分量铣削力模型。在径向未变形切屑厚度公式的推导中,考虑了刀具进给运动的三维特点。在铣削力系数模型中,考虑了切屑厚度变化对铣削力影响的指数关系和铣刀球头部分不同位置切削微元不同切削条件的特点。实验计算表明,仿真与实测的铣削力达到了很好的一致性。     

立铣加工切削力和振动的计算机仿真与实验

在改进的非线性立铣加工铣削力数学模型和动力学方程基础上,采用变步长数值积分算法(四阶显式Runge-Kutta算法),建立动态铣削加工过程的计算机仿真模型.通过铣削加工动力学实验,对仿真模型输出的铣削力和铣削振动的时域特性预测精度进行验证,进一步对其频域特性进行分析.结果表明,该仿真模型作为高效低耗的研究平台,可较好地用于立铣加工铣削力与铣削振动的预估及其频域特性分析.     

铣削加工中刀刃相位差与主轴运动误差对加工表面的影响

为了改善高速进给铣削加工时的表面花纹模式和降低表面粗糙度，采用切削实验和理论解析的方法，探讨了在切削过程中始终存在的刀刃相位差和回转偏心对加工表面的影响，得出如下结论：(1)垂直加工时，表面粗糙度远大于理论值，但不受刀刃相位差和回转偏心的影响；(2)倾斜加工时，刀刃相位差和回转偏心分别影响间歇进给方向和进给方向的表面花纹模式和表面粗糙度．当刀刃相位差和回转偏心约为零时，表面粗糙度接近最小值．如果再采用大的进给量，则加工面花纹以矩形形式整齐均匀排列，并且可以在不增大粗糙度的情况下大幅度提高加工效率；(3)当刀刃相位差和回转偏心大于零时，表面粗糙度有可能成倍增加．     

基于VMD和FFT的变切深侧铣颤振特征提取方法

针对铣削过程中颤振频带不明显的问题,采用变分模态分解(VMD)和快速傅里叶变换(FFT)相结合的方法来提取颤振频带,为进一步提取颤振特征值奠定基础.为获得包含颤振频率的频带,采用变切深侧铣薄壁件实验获取铣削力信号.提出结合FFT频谱来选择VMD中模态个数的方法,并采用此方法对仿真信号和实验信号进行颤振频带提取,结果表明VMD和FFT相结合的方法能有效提取铣削颤振频带.     

锥球头铣刀新型刃口的设计方法

给出了锥球头铣刀上新的刃口设计方法 ,并给出锥面和球面上连续的新设计方法对应的刃口曲线求解模型 ;并从加工上与传统的与经线成定角、与轴线成定角及等螺距这三类刃口作了比较 ,不但解决了与轴线成定角时刃口在球顶近域不存在与二轴联动中砂轮轴需随时变换角度的难题 ,得到了新型刃口设计法对锥球头铣刀设计制造来说更优。     

球头铣刀动态力学建模技术的研究

针对测力仪所存在的问题,利用自组织模糊神经网络,提出了基于电机电流信号的间接力学建模的新方法．基于Merchant斜角切削理论,给出了球头铣刀的动态力学模型,以避开复杂的工程塑性理论,分析了两种建模方法的互补性．     

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.     

铣削表面微观几何形貌仿真方法研究

通过表面微观几何形貌仿真,可以预测被加工表面粗糙度,为合理选用切削用量提供科学依据。以常见的球头铣刀、面铣刀、圆柱铣刀为例,研究了铣削表面微观几何形貌仿真建模方法,开发了相应的仿真软件系统。通过仿真分析与实验结果对比,证明所建立的仿真系统是可行、有效的。     

立方氮化硼端面铣刀的切削性能

研究立方氮化硼端面铣刀精密切削淬火铸铁的刀具磨损和耐用度。试验结果表明:立方氮化硼端面铣刀精密切削淬火铸铁的主要磨损形式是微崩刃磨料磨损、粘结磨损、粘结——疲劳磨损和氧化磨损;用国产立方氮化硼刀片制成的端面铣刀在保证已加工表面粗糙度R_<0.75μm(相当▽7)时的刀具耐用度能满足生产实际的需要。     

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.     

基于切削参数和刀具状态的铣削功率模型

以经典铣削力模型为基础，同时考虑刀具磨损的影响，建立了基于切削参数（主轴转速、进给量、背吃刀具（即切削深度）、工件材料及刀具材料）的铣削功率模型。试验证明，该铣削功率模型能正确反映铣削功率信号与刀具状态及各种切削参数之间的关系。     

SPH法数值仿真三维切削破岩和切削力估算

以Mohr-Coulomb模型描述岩石,在LS-DYNA中用SPH(Smootheed Particle Hydrodynamics)法模拟三维刀齿切削破岩,探讨切削参数和岩石性质对切削力的影响.基于切削力随各切削参数和岩石性质的变化规律,建立切削力估算公式.用所得公式计算切削力,并与实验值进行比较.仿真结果表明:切削厚度、切削前角、切削宽度、岩石的内聚力和内摩擦角对切削力影响显著,切削速度在较低范围内变化时对切削力影响非常小.三维切削仿真能够较好地反映刀齿两侧岩石颗粒对切削的影响,比二维理论模型更接近实际.所得切削力估算公式能准确计算仿真中的平均切向力,且其计算值能与实验吻合较好.验证了基于SPH法的数值仿真用于研究刀齿切削破岩的可靠性.     

Wear Patterns and Mechanisms of Cutting Tools in High Speed Face Milling

High speed machining has received an important interest because it leads to an increase of productivity and a better workpiece surface quality. However, at high cutting speeds, the tool wear increases dramatically due to the high temperature at the tool-workpiece interface. Tool wear impairs the surface finish and hence the tool life is reduced. That is why an important objective of metal cutting research has been the assessment of tool wear patterns and mechanisms. In this paper, wear performances of PCBN ...     

平面端铣切削振动实验观察与计算机仿真

在切削试验和计算机仿真中观察分析铣削强迫振动与自激振动现象，通过比较试验，仿真以及前人研究结果，表明数字仿真可行，有优越性，分析了振动影响因素仿真确定稳定性极限产生误差的原因，发现机床模太参数影响远大于切削力特征值，证明建立多质量多自由度等效系统模型的必要。探讨了铣削振动消减措施。