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.     

立铣加工能耗分析及其参数优化策略研究

研究逆铣加工过程动态特性,建立其铣削微元单位瞬态切削力、刀具偏心和再生振动引起的切削厚度数学模型.基于再生振动机理和相位特性研究,完成立铣加工过程消耗能量分析.研究结果表明:当前后2次铣削波纹间相位差值为π/2和3π/2时,加工过程将分别趋向于最稳定和最不稳定的工作状态.基于此原理提出的加工过程主轴转速和刀具齿数优化选择策略可有效避免较大加工振动的出现.     

基于工件网格划分的周铣加工表面形貌仿真算法

运用图形矩阵变换原理和矢量运算法则，推导出了立铣刀周铣过程中刀具切削丸上任意点相对于工件运动的轨迹方程，在此基础上构造出一种基于工件网格划分的三维表面形貌仿真算法，并给出了相应的仿真算例，仿真结果表明，该算法可完全模拟铣削过程，具有运算速度快，仿真精度高和便于出图等优点。     

碳纤维复合材料螺旋铣孔细观切削力分析

为了准确预测碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymers, CFRP)螺旋铣孔过程中切削力的变化,在切削力模型中着重考虑CFRP材料的各向异性和纤维方向角的影响,根据不同损伤区域对CFRP细观单元体进行直角切削分析.在此基础上结合螺旋铣孔加工原理,考虑侧刃及底刃的作用,分析不同纤维方向角下切削力的变化情况,建立螺旋铣孔切削力理论模型.开展CFRP螺旋铣孔实验,以测量的三向切削力的周期波动值作为分析依据,求解特定公转角度下的切削力理论值.结果表明切削力理论值与实验值拟合误差不超过16%,验证了CFRP螺旋铣孔切削力理论模型的正确性.     

镗铣加工中心加工螺纹的工艺研究

该文对镗铣加工中心加工螺纹的方法进行了介绍和分析,并对实际成产中刀具的选择,进刀量和数控编程等环节一一做出分析和描述。应用此方法可以解决一些复杂壳体类零件无法在车床上进行加装时加工螺纹的问题,并且通过此方法使实际的成产取得良好的加工效果。     

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.     

多次走刀时端铣加工优化对策的研究(英文)

以最大生产率和最低成本为目标并考虑各种实际约束，采用详细地优化分析和搜索法相结合的途径。叙述了多次走刀时面铣加工的优化对策。这种优化途径不但能保证全局优化，还能大大减少计算机处理时间，从而使优化对策更为适用。最后的数值模拟研究证实了该优化对策及其相应ＣＡＭ软件的正确性、实用性和优越性     

端铣加工工件变形仿真预测方法研究

研究端铣加工变形的仿真预测方法.将理论计算与有限元方法相结合,提出采用加工过程离散与载荷等效的方法将瞬态铣削力和瞬态铣削热作为动态载荷施加于工件的有限元模型上,应用间接热-结构耦合场分析方法,模拟复杂工件的三维铣削加工过程.预测了工件在铣削力和铣削热作用下的变形情况.通过实例仿真及分析结果与实际加工情况的对比,验证了所提出的仿真预测方法的可行性与有效性.     

基于切削接触状况的车铣复合加工刀具磨损分析

确定了正交车铣复合加工中刀具的切削区域,以此作为边界条件,建立了计算刀具切削刃上任一点实际参与切削面积的模型;通过对该数学模型的编程计算,分析了不同切削参数下参与切削刀具切削刃上各点的磨损情况;最后通过切削正交实验,采用不同切削参数验证了文中所涉及模型及理论的正确性.     

钛合金Ti6Al4V铣削加工中切削力的三维数值模拟

结合航空钛合金立铣加工的实际情况,提出了主、副切削刃同时进行切削的螺旋齿双刃切削有限元模型,进而利用该模型对航空钛合金Ti6A l4V进行了铣削加工切削力的三维数值模拟研究,得到了铣削过程中切削力的变化曲线和数值,揭示了铣削过程一个周期内切削力的变化规律.通过铣削力实验测得了相同切削条件下的切削力,实验结果与有限元模拟结果较为一致,证明所建立的有限元模型是正确的,可用于预报铣削力值.切削力三维数值模拟的研究为钛合金这种难加工材料切削加工工艺参数优化、刀具的合理选择及其优化设计奠定了基础,同时也为进一步有效控制钛合金航空薄壁零件因切削力作用引起的加工变形提供了新的研究手段.     

基于材料损伤演化的钛合金螺旋铣孔切削力仿真模型

切削力仿真是降低实验验证成本、优化工艺参数的有效途径,但是螺旋铣孔为偏心加工,切削力仿真时材料损伤过程难以描述且网格畸变严重,大大局限了仿真预测的应用.通过引入物理分离准则,将断裂能演化方式定义为指数演化方式,确定断裂能参数为44 350 N/m,结合加工周期内轴向和切向进给量取值范围,优化网格划分参数,最终通过ABAQUS软件实现了四齿立铣刀螺旋铣孔稳定加工阶段中单位公转周期的三维有限元模型构建.结果表明,断裂能的演化方式和网格划分参数的合理选取能够有效提高切削力仿真模型的准确性,螺旋铣孔轴向切削力和切向切削力的平均预测值为实验值的91.7%和92%,且最大误差不超过9%.模型在不同齿数(单齿、两齿、三齿、四齿)、相同几何结构立铣刀的螺旋铣孔切削力仿真中亦体现出较强的可扩展性.     

数铣加工薄壁零件工艺设计

该文通过分析薄壁零件加工的工艺特点及难点,制定出数控铣床在加工薄壁零件时的工艺设计,通过正确的选择刀具路径,达到提高产品质量和生产效率的要求.     

复杂结构件端铣加工过程仿真及表面误差预测

针对复杂结构件端铣加工变形问题,用理论与实验相结合的方法进行端铣加工过程仿真及误差预测.用实验方法对修正的端铣切削力理论模型进行验证,将理论计算与有限元方法相结合,采用加工过程离散与载荷等效的方法将瞬态切削载荷动态施加于工件的有限元模型上,应用热-力耦合分析方法,模拟复杂结构件的端铣加工过程,预测工件被加工表面变形误差.实验及仿真结果验证了所提出的仿真预测方法的可行性与有效性.     

叶轮曲面5轴高速铣加工刀轨生成算法

为适应高速切削,提出了一种新的侧刃铣削5轴加工刀轨生成算法和全局刀轨碰撞检查算法.算法的前者采用5次NURBS直纹面拟合原加工刀轨面,生成了全程C2连续的刀位曲线和空间平滑变化的刀轴矢量;后者通过设置刀轴矢量变化的阈值并采用集合碰撞体,实现了刀位的跳点检查和集合运算检查.应用于Superman CAMⅡ原型系统中,经测试,刀轨生成算法的运行速度已接近于UG,用于精加工叶轮,叶片的表面质量可达到Ra 0.8μm;刀具碰撞检查算法不仅可实现集合体之间碰撞的快速检查,而且可精确地检查出碰撞干涉量.     

钛合金加工切削力试验研究

为了探索难加工材料钛合金的切削规律,采用均匀设计方法设计了试验参数,在12℃常温干式切削和-50℃低温冷风降温切削条件下,对切削力进行试验研究。将常用的指数形式切削力经验公式进行线性化处理,并对试验数据进行多元线性回归分析,在此基础上建立了适用于钛合金的切削力的指数形式经验公式,方差分析结果,线性关系高度显著。对比分析了钛合金常温干式切削和低温冷风降温切削的主切削力,发现钛合金低温冷风降温切削相对于常温干式切削,主切削力虽然较大,但变化范围较小,有利于提高工艺系统的稳定性,适宜精密加工;提出钛合金低温冷风降温精密切削加工,为了减小主切削力,获得理想的精度、表面质量和切削效率,可选用较高的切削速度,较大背吃刀量和较小的进给量。     

五轴侧铣加工铣削力预测

五轴侧铣加工过程中刀具姿态实时变化,导致加工过程中瞬时未变形切屑厚度(instantaneous undeformed cutting thickness,IUCT)计算困难、铣削力计算效率低下.为了提高铣削力的计算效率,首先,建立了微元铣削力模型,提出了一种平头铣刀五轴侧铣IUCT计算方法,该方法将切削厚度分为2部分...     

讲授铣削加工的一点体会

铣削加工是铣刀的旋转作为主运动,工件或铣刀作进给运动的切削加工方法。     

数控雕铣加工铝合金材料进给速度的优化与实验验证

针对数控雕铣机床加工铝合金件的特点,运用多目标优化理论,建立了加工成本与加工效率的数学模型.经过计算,得到了一系列的进给速度的优化解.经过实验加工和验证,最终得到了在该条件下较为理想的进给速度取值范围(Vf∈2 400～2 560 mm/min).研究表明,以该进给速度范围进行加工铝合金材料时,能够以相对较低的加工成本和较高的效率得到良好的表面质量.     

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。     

在镗铣加工中心上加工抛物柱面

推导并论述了如何选用较合理的刀具半径，刀具中心应遵循怎样的加工轨迹，才能够采用卧式镗铣加工中心精加工出更加精确的抛物柱面。