基于可靠性的GH4169车削参数优化

为了保证刀具寿命的同时尽可能地提高加工效率,对切削参数进行优化至关重要.因此,建立了车削过程中的刀具磨损模型,可用于预测多种切削条件下任意时刻的刀具磨损量,从而推导出刀具寿命模型.考虑不确定性参数对车削加工的影响,建立了基于可靠性的车削优化模型,并采用序列优化与可靠性评估方法对优化模型进行求解以获得最优切削参数.最后,通过实例验证了该方法在高温镍基合金GH4169车削参数优化中的优势和可行性.     

硬质合金刀具的动态可靠性及失效率研究

分析了硬质合金刀具在断续切削加工时的主要失效形式,考虑了冲击载荷作用次数对刀具可靠性的影响,运用应力-强度干涉模型及随机过程理论,建立了硬质合金刀具的动态可靠性数学模型,给出了刀具在断续切削加工时的可靠度的变化规律.同时建立了以载荷冲击次数及加工时间为度量指标的刀具失效率计算模型.研究表明,随着载荷冲击次数和加工时间的增加,刀具的可靠度曲线出现逐渐降低的变化过程.刀具失效率具有"浴盆"曲线的特征,且与实验结果相吻合.通过该曲线可以准确地划分刀具的早期失效期、偶然失效期和耗损失效期,为刀具选取试验和修复时间以及可靠寿命等指标提供了理论依据.     

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.     

基于J-C本构模型的2A12铝合金高速铣削特性研究

针对高速切削过程中切削参数选取优化问题,基于ABAQUS软件建立硬质合金刀具高速切削2A12铝合金有限元模型,通过仿真方法分析切削参数和刀具参数对切削力的影响,并进行铣削实验对仿真结果进行对比.误差在17%以内,验证了仿真模型的可用性.为高速铣削铝合金工件过程中,选择合理刀具几何参数与切削参数提供了理论依据.     

直角干切削动态传热模型

分析了切削加工过程中的切削热分布，建立了切屑动态传热模型，并结合刀具传热模型，得出了直角干切削过程中摩擦热在切屑和刀具间的能量分配比Ｒｆ和切屑，刀具内温度分布的理论计算方法。     

金属切削过程的有限元法仿真研究

切削过程的建模和仿真在改善切削刀具的设计和优化切削参数方面有很大的发展潜力.建立了切削过程仿真的有限元模型预报切削力、刀具应力和切削温度.在预先收集工件流动应力数据和高应变率及高温下的摩擦因数的基础上,利用有限元软件Deform仿真研究切削过程.为了验证仿真准确性,进行了硬度200 HB的45#钢的无涂层硬质合金刀具切削试验.结果表明:切削力的预测值和试验值之间表现出了合理的一致性和共同的发展趋势;预测的切削温度的最高点无论在什么切削条件下,总是落在刀具的前刀面靠近主切削刃的部分;预测的最高的刀具应力出现在刀具的前刀面上靠近主切削刃的部分.     

Pb在金属切削过程中的减摩机理

本文介绍了利用电子探针技术探查切削区域得到的结果──在含Ｐｂ钢切削过程中 刀具与工件的界面上附有不连续Ｐｂ膜。在试验观察的基础上，提出了一个新的切削 过程中单Ｐｂ微粒减摩模型，论述了Ｐｂ起减摩作用的本质──降低界面剪切强度。 理论分析表明，钢材中Ｐｂ含量越高，在切削过程中其进给切削力越低，已加工表面 光洁度越高。在理论分析之后，叙述了切削试验验证的情况，理论与实际取得了很好 的一致。     

超高强度钢高速切削工艺参数优化

针对超高强度钢高速铣削过程中刀具磨损严重的问题,采用金属陶瓷刀具对超高强度钢进行高速铣削试验,从而建立刀具磨损速率的预测模型.以切削速度、进给量和轴向切深3个切削工艺参数作为设计变量,以刀具磨损速率最小和切削效率最高作为优化目标,基于遗传算法对切削工艺参数进行优化,获得了最优切削工艺参数组合.     

软岩切削过程的三维数值模拟

运用切削动力学理论以及有限单元理论,选择在Ottosen 4参数破坏准则基础上引入损伤因子的弹塑性本构模型作为软岩的材料模型,考虑刀具与软岩之间的摩擦,基于大型非线性动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对软岩的切削过程进行了三维动态模拟,得到了软岩等效应力和刀具切削力的变化规律。仿真结果表明:软岩受到切刀挤压作用,达到屈服强度而发生塑性变形,最后产生崩裂;在整个切削过程中,岩石受到一个增大、减小的循环应力,刀具的切削力呈现严重的波动性。通过与试验结果比较,发现模拟数值与试验值吻合良好,这表明该数值分析方法是有效的,可用来指导盾构刀具破岩理论的进一步研究,并为改进盾构刀具的设计提供可靠的依据。     

基于灰色理论的TC4钛合金车削工艺参数优化

以TC4钛合金为试验对象,通过干式车削正交试验得到刀具磨损和工件表面粗糙度值。以获得刀具磨损和工件表面粗糙度最佳值所对应的工艺切削参数为目标,运用灰色理论对正交试验结果进行数据分析,将多工艺目标通过灰色关联度的方式演变为单一指标的考察,实现工艺目标的整合计算,并得到了最优的切削参数组合。对最优参数组合进行试验验证,结果表明:最优切削参数组合能够在减轻刀具磨损的同时提高表面质量,并且提高了多工艺目标的灰色关联度。通过灰色理论进行参数优化,达到了预期的工艺目标,为实现快速优化试验参数提供了可靠的方法。     

基于粒子群算法的数控机床切削力误差实时补偿

通过分析数控机床主轴传动系统,推导出主轴伺服电机电流信号与切削力之间的关系,运用BP神经网络理论和粒子群优化算法建立起切削力误差模型,研制出数控机床上的切削力误差实时补偿系统,并通过加工实例对补偿系统进行了验证.结果表明:所建的切削力误差模型具有鲁棒性强和精度高的特点;切削力误差实时补偿系统使用方便,应用性强.     

一种基于切削力模型的模具型腔粗加工进给率优化策略

复杂曲面加工广泛应用于模具行业．由于加工参数缺乏科学的选择工具,数控加工的进给率常根据加工经验设定．通常必须创建切削体积模型或矢量力模型来优化刀具路径各段的进给率．鉴于模具型腔粗加工常采用2．5维加工,提出一种通过正交切削试验楚立切削力曲面模型用于模具型腔粗加工进给率优选的新策略．基于切削力曲面模型,采用多项式拟合的方法构楚刀具在许可切削力下的侧向切深和进给率的方程,根据楚立的方程计算每个刀位点处的进给率并反写到初始的G代码文件中．通过典型模具型腔的粗加工试验验证,证明该进给率优化策略不仅可以缩短加工时同,而且可以使加工载荷均匀．该策略对切削力载荷要求尽量均匀的模具型腔高速加工更有意义．     

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.     

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.     

复杂曲面加工过程多约束自适应进给率控制策略

建立了基于过程约束和刀具运动分析的切削力精确预测模型,在此基础上提出了复杂曲面加工过程多约束的进给率自适应定制方法.基于刀具与工件的相对运动分析,并依据刀刃微元在切削过程中真实运动轨迹的解析表达,建立了精确计算未变形切屑厚度的理论模型,由此给出针对复杂曲面加工的任意刀具运动轨迹拓扑形状的铣削力计算公式.以切削力模型为基础,结合悬臂梁模型、应力模型和扭矩计算公式,给出进给率定制过程中的关键制约因素.以材料去除率最大化为目标,通过求解有约束极值问题实现进给率优化.实例验证表明该模型能够进行复杂曲面加工进给率自适应定制,优化后的进给率有利于在保证加工精度和安全的前提下实现加工效率的最大化.     

Carbon Emission Modeling and Analysis in Manufacturing Process for Numerical Control Machine Tools

Reducing carbon emissions（ CEs） is the urgent demand all over the world. In order to realize the low-carbon numerical control（ NC） machining, the evaluation model of a part＇s manufacturing carbon emission with NC machine tools was built by considering the influences of the cutting tool geometrical parameters.The manufacturing CEs were produced by electric power,cutting tools,and cutting fluid consumed in manufacturing process. The parameters of cutting tools affected not only the CEs,but also the machining quality. Then the actual constraint models of the machine performance,machining quality were given in order to optimize the cutting parameters and achieve the low-CEs. Finally,a case was given to analyze the influences of the cutting tool angles on the manufacturing CEs. The results show that the CEs decrease as the rake angle and edge angle increase under the constraints of the machine specifications and machining quality.     

一种基于利润率模型的刀具综合评价与筛选方法

提出了兼顾各刀具在加工同一材料时匹配各自的最佳加工参数的单元利润率模型的刀具综合评价和筛选方法,并将该方法应用到了难加工材料钛合金Ti-1023的切削刀具的评价与筛选中,取得了理想的筛选结果. 具体方法是:首先通过切削力等约束条件,实验确定样本刀具铣削钛合金Ti-1023时相匹配的最佳进给量、切削深度和切削宽度等切削参数,其次通过变速法实验确定最佳切削速度,进而得到各刀具耐用度和材料切除率,最后计算出利润率值并进行刀具的评价和筛选. 运用该方法在切削钛合金Ti-1023的4种刀具中筛选出最适合的S30刀具,也得到了各刀具在切削Ti-1023材料时匹配最佳的铣削参数.      

基于Web网络平台的刀具管理系统的模型研究

通过分析中国机械加工企业刀具管理的现状与不足，建立了基于Web网络平台的刀具管理系统的模型，并论证了实施该系统的可行性、必要性。实施该系统后可以改善传统刀具管理的不足，提高刀具管理的自动化水平。     

钛合金Ti6Al4V铣削加工过程阻尼模型稳定性预报

钛合金的导热系数小、化学亲和性大,易与摩擦表面产生黏附现象,在加工过程中容易产生变形,导致切削力的波动,引起系统的振动.针对这种难加工材料,往往采取低速切削.在低速加工过程中,刀具与工件加工表面之间产生的过程阻尼对系统的稳定性影响尤为显著.以钛合金Ti6Al4V为研究对象,进行铣削加工实验,以基于摩擦颤振原理的过程阻尼模型为动力系统模型,给出其稳定性分析的全离散预报方法,得到的稳定性Lobe图与加工实验数据相吻合,有效地预报了钛合金Ti6Al4V在低切削速度条件下的加工稳定性,可以减少刀具磨损,提高加工质量.