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.     

基于模糊的端铣加工参数多目标优化模型

分析了端铣加工参数传统优化模型的缺陷,引入模糊数学方法描述具有模糊性的经验参数、经验约束以及目标函数,建立了端铣加工参数的多目标模糊优化模型。根据模糊集合原理将模糊模型转化为一个传统的单目标非模糊优化问题,从而可采用任一非线性规划求解器进行求解,由于考虑了实际加工中多种模糊因素的影响,模糊优化模型更符合生产实际。算例表明,模糊优化解具有优越性。     

摆线铣开槽加工切削力分析

针对摆线铣开槽加工工艺,建立了从刀具接触工件到完成切削整个过程刀具与工件的接触角模型.在接触角模型的基础上利用微元法建立了立铣刀切削力模型,开展切削实验获取了切削力系数,并通过对比预测值与实测值,验证了切削力模型的正确性.最后对比分析了摆线铣和行切法在效率、主轴转速、切深相同的条件下,加工相同尺寸的槽,刀具的受力情况.结果表明：采用摆线铣加工方式,刀具和工件的平均接触角以及刀具所受的切削力都要明显小于行切法.所以使用摆线铣方式,加工过程更为稳定,刀具寿命更长,从而可以采用更高的进给和更大的切深来提高加工效率.     

立铣再生颤振闭环控制系统的设计

基于再生颤振机理,研究和建立动态铣削加工振动系统的闭环控制系统,以及其传递函数模型.应用模态分析理论,研究加工振动系统的复模态振型,实现其传递函数矩阵模态参数,包括模态质量、模态阻尼和模态刚度等的辨识,为动态铣削加工振动的预估和有效控制奠定理论基础.     

立铣动力学系统模态参数辨识及实验

设计完整的铣削加工模态分析实验和动力学实验,完成铣削力和振动信号的采集和分析,并以刀具振动系统为例提出模态参数辨识计算方法.对比动力学实验测量和计算机仿真信号的时域幅值、功率谱特性可知:基于实验模态分析实现系统模态参数辨识技术路线可行,预测精度较高,可较好地应用于铣削力-振动等信号及其时域和频域特性的动态仿真.     

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。     

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.     

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     

300M超高强度钢车削加工试验与工艺参数优化研究

通过对300M超高强度钢进行车削加工,以得到更高车削加工表面质量的同时提升加工效率为主要目的。使用正交试验法对车削三因素(主轴转速n、进给量f、切削深度a_p)进行分析研究。以切削力和表面粗糙度作为参评指标,分别进行试验并分析切削参数对参评指标的影响变化趋势。其中,利用直观分析法与方差分析法对切削力进行分析,其次利用极差分析和多元线性回归分析法对加工后表面粗糙度进行分析,最后对车削加工参数进行了多目标遗传算法优化分析。试验结果表明:切削深度对切削力影响变化最为显著;进给量对表面粗糙度影响变化最为显著。最优参数组合为n=813.576 r/min,f=0.128 mm/r,a_p=0.1 mm;优化结果为进给力F_x=452.8 N,表面粗糙度R_a=1.42μm,最大材料去除率Q_z=0.981 cm~3/min。     

基于刀具磨损状态识别的加工参数多目标优化

在数控铣削过程中,刀具磨损对机床主轴能耗影响很大,同时与刀具加工能力直接相关,需适时调整加工参数以适应不同磨损状态,保证多目标综合最优.针对此问题,基于刀具磨损状态识别,根据不同磨损时期给出相应的加工参数优化策略.首先,以刀具寿命周期内的主轴功率为基础,采用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)建立考虑刀具磨损的能耗模型,平均误差低于5%,并基于与刀具磨损的强相关性,以主轴功率作为单一指标识别刀具磨损状态.进一步,为获取影响加工成本的动态性指标——刀具剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)及相应的主轴功率,利用人工神经网络(artificial neural network,ANN)建立刀具磨损退化模型,通过描述主轴功率随时间的变化来隐含退化过程,该模型拟合度达0.992.最终,综合考虑能耗、刀具及时间成本,设计多目标优化函数,并通过遗传算法(genetic algorithm,GA)搜索函数最小值,给出不同磨损时期的最优加工参数及优化策略.此加工参数多目标优化融入了主轴功率与刀具RUL等动态指标,可依据主轴功率在线...     

一种改进的非线性铣削力建模与仿真

综合考虑再生振动效应和刀具偏心模型对动态铣削加工过程的影响．改进并建立具有较高预测精度的非线性圆周铣削力数学模型和铣削加工过程闭环控制系统．通过对比铣削动力学实验数据和计算机仿真结果验证了该模型的有效性和预测能力．     

变齿距铣刀切削力理论与试验研究

本文考虑了铣刀的螺旋角及变齿距特性,基于切削力力学模型建立了变齿距立铣刀切削力模型;以该模型为基础,采用快速标定法测量的铣削力系数,利用Matlab软件对铣削力进行了仿真分析.同时,开展了变齿距铣刀铣削试验.试验与仿真分析的比较结果表明:对于变齿距铣刀,本模型都具有可靠有效的切削力预测能力;采用传统的快速标定法获得的铣削力系数可以应用于变齿距铣刀切削力预测,并可获得较好的效果;由于变齿距效应,各个刀齿承受的切屑载荷不同,相邻切削刃的铣削力峰值和相位也显示出明显差别.该方面研究对认识该类铣刀的切削力特性,开展刀具几何参数优化具有一定的指导意义.     

陶瓷刀具高速铣削镍基高温合金铣削力实验研究

针对高温合金材料GH3039的铣削加工性差的特点,设计了陶瓷刀具铣削加工单因素及正交实验,以研究背吃刀量、铣削速度、每齿进给量等铣削用量对高温合金数控铣削过程产生铣削力的影响。通过铣削实验分析,得到背吃刀量与铣削力的变化曲线;利用线性回归方法建立了铣削力经验公式,并通过极差分析得出最优铣削参数。该参数可以为高温合金材料GH3039加工过程中的背吃刀量的选择提供参考。     

高速加工切削参数的选择

文章基于数控机床动力学测试分析和仿真系统,求得加工时的切削稳定域,确定加工参数的范围。依据弯曲应力和挠度变形判定标准,进一步筛选切削参数,缩小试验参数的范围。分析发现,在高速切削时切深与进给率增加搭配应合适,否则导致切削力和主轴功率利用率较大幅度增加,而零件表面粗糙度和单位时间内的材料去除率反而下降。经过试验,得到一组适合的切削参数,采用该组参数加工出了满足设计尺寸精度和表面粗糙度的零件。     

数控车削中切削用量的多目标优化

切削用量参数的选择与数控机床保质、高效地运行密切相关,而传统方法很难达到切削用量参数优化的目的．为最大限度地发挥数控机床的功效,通过应用优化设计中的惩罚函数法,综合考虑切削过程中的主要约束条件,建立多目标优化模型,进行切削用量中的切削速度、进给量的优化设计．实例表明,采用优化后的切削参数进行加工,能明显地降低成本,提高效率．     

纳米改性金属陶瓷刀具切削参数优化

文章系统地讨论了 Ti( C,N)基金属陶瓷刀具及 YG8刀具切削灰铸铁时的失效形式和磨损机理 ,研究了切削用量、Ni含量及纳米改性对刀具耐用度的影响。结果表明 ,刀具耐用度随切削用量 f、ap及 vc的增大而降低 ,纳米 Ti N改性 Ti C基金属陶瓷刀具的效果明显 ,最后通过一元线性回归分析给出了 Ti( C,N)基金属陶瓷刀具耐用度的广义 Taylor公式。     

基于能耗最低的截割头结构参数模糊优化设计

以纵轴式部分断面掘进机的截割比能耗为目标函数,取截割头的直径、锥角、螺旋叶片升角等作为设计变量,给出了各参数的模糊约束条件,运用最优化水平截集法将掘进机截割头结构参数的模糊优化问题转化为非模糊优化问题,建立了基于能量消耗最低的截割头结构参数的非模糊优化的数学模型.利用该模型确定截割头的结构参数,可使截割头的结构参数设计更加合理,能进一步改善掘进机的截割性能,明显提高掘进机截割的经济效益.     

TC4钛合金铣削性能分析及多目标参数优化

如何更好对钛合金材料进行切削加工,以及在保证高切削加工效率,高精度与低切削力的基础上,如何对加工参数进行合理选取一直是钛合金切削加工领域中的一大研究热点。为了探究TC4钛合金的铣削性能与铣削参数优化问题,设计了正交铣削试验方案,分析了铣削参数即背吃刀量,侧吃刀量,主轴转速,进给速度对其铣削力与铣削后表面粗糙度的影响规律。将铣削力,表面粗糙度与材料去除率作为优化目标,建立了多目标优化模型,在Pareto算法的基础上,采用了一种简捷的方法对模型进行求解,并通过试验验证了该方法的可行性。结果显示,对铣削力的影响程度中,背吃刀量影响最大,随后是侧吃刀量与主轴转速,进给速度影响程度最小;对表面粗糙度的影响程度中,进给速度影响最大,其次是侧吃刀量与背吃刀量,主轴转速影响程度最小;Pareto算法所得的参数组通过试验验证,与正交试验组相比,各项指标数值均在较优位置。     

切削颤振方程探讨

对传统切削颤振理论用共振法决定等效参数进行了讨论，并提出了新的颤振方程。