混联压电式三维椭圆振动切削过程中颤振现象的研究

三维椭圆振动辅助切削是近年来发展起来的一种很有潜力的精密超精密加工方法;其特有的摩擦力逆转和间歇切削特性不仅能有效地减少切削力,提高加工性能,理论上可以达到抑制切削颤振的目的。但是,实验中三维椭圆振动辅助切削对于颤振抑制的问题缺少相关研究;另外在不同切削条件下其本身是否具有稳定切削、防止颤振发生的能力也不得而知。为了研究三维椭圆振动切削过程中颤振现象,通过实验分析了普通切削与三维椭圆振动辅助切削过程中的时域振动信号,证明了后者对于颤振抑制的有效性;并对混联压电式三维椭圆振动切削过程中不同切削参数下的加工状态进行了划分。通过快速傅里叶变换以及计算相应切削状态下的表面粗糙度值,验证了三维椭圆振动辅助切削过程中的颤振现象。为进一步完善三维椭圆振动辅助切削技术,通过抑制颤振发生提高其加工精度以及表面质量提供了基础。     

基于再生理论的微小型正交车铣颤振

针对微小型正交车铣加工中的颤振现象进行分析,建立正交车铣的非线性延时微分方程组(DDEs),对正交车铣模型的DDEs进行线性化并利用Floquet理论对其分析,得到正交车铣加工的颤振频率。根据理论分析结果进行正交车铣颤振实验,通过分析加工表面的振纹齿数和加工过程中的振动信号得到切削过程中的颤振频率,实验结果和理论计算结果对比表明:微小型车铣颤振频率与二次Hopf分岔频率系列中的某频率相吻合,因此在微小型正交车铣加工中有二次Hopf分岔现象发生。     

切削颤振控制技术的研究现状

分析了研究中常用抑制切削颤振手段的抑制颤振机理和切削颤振在线监控技术的技术要点和研究现状.介绍了超高速切削、超声波振动切削等先进加工手段在抑制切削颤振方面的应用.指出切削颤振控制技术的可能发展方向是先进的在线监控技术与先进的加工技术相结合.     

功率超声珩磨单颗磨粒再生型颤振建模

作为一种强烈动态自激振动,颤振在功率超声珩磨中极易发生且对零件加工质量和机床加工效率有广泛的消极影响.以切削颤振为基础,针对颤振中的再生型颤振,结合其在功率超声珩磨过程中的发生,以单颗磨粒作为研究对象,建立了功率超声珩磨单颗粒再生型颤振数学模型,并且确定了其运动方程.为抑制颤振的发生打下了坚实的基础,从而进一步提高被加工零件的表面质量,提高机床的加工效率.     

虚拟车床动力响应系统的建模与实验

针对虚拟车削加工中振动问题,进行了车床的激振实验,在实验的基础上对切削振动的组成进行了分析,把切削振动分解为随机振动、受迫振动和再生颤振3部分,分别进行了建模,并分析了主轴旋转对其受迫振动响应振幅的影响·利用此模型比较完整地进行了车削加工振动过程的仿真,对车削加工的物理过程进行了更接近实际的预测,提高了虚拟车削软件的应用性·通过典型加工颤振的仿真与实验结果的比较,可以认为软件达到了预期的目的·     

三维超声振动辅助铣磨氧化锆陶瓷的试验研究

分析了三维超声振动辅助铣磨（Ultrasonic Vibration Assisted Grinding, UAG）中单颗磨粒的运动学,采用自主搭建的三维超声振动辅助铣磨加工系统,对氧化锆陶瓷进行超声振动辅助铣磨加工试验.在不同超声辅助条件下,对比铣磨氧化锆陶瓷的法向铣磨力、表面粗糙度和工件表面形貌,研究不同加工参数对三维UAG加工过程的影响规律以及三维超声对铣磨过程的影响.研究结果表明,铣磨氧化锆陶瓷时,法向铣磨力随超声辅助加工维度的增加而减小,三维UAG加工可有效降低其铣磨负荷,且加工参数对法向铣磨力降低幅度的影响最小;法向铣磨力降低幅度随进给速度与切削深度的增大而减小,随主轴转速的增大而增大.氧化锆陶瓷工件的表面粗糙度随超声辅助加工维度的增加而降低,表面形貌逐渐呈现更多的塑性划痕,加工参数对三维UAG加工表面粗糙度的影响最小.由此可见,三维UAG加工中,单颗磨粒切削轨迹长度的增大有利于其切削厚度减小,从而降低铣磨力并改善加工表面质量.     

刀具前角对切削加工振动的影响（英文）

对机械加工中刀具前角对切削加工振动的影响进行了系统的实验研究和相应的理论分析,结果表明：随着刀具前角增加切削加工振动的振幅逐渐减小．当刀具前角γ０ ＜ ０°时,最大振幅产生在Ｖ＝ ５０～７０ｍ ／ｍ ｉｎ;而当γ０ ≥０°时,最大振幅产生在Ｖ＝ １６０～１８０ｍ ／ｍ ｉｎ．为精密和超精密加工中有效地抑制或避免切削振动提供了理论与实验依据     

一种切削颤振监测技术的研究与实现

采用自主开发的外置式数控机床功能部件可重构监测系统的原型平台,研究开发了一种实用的切削颤振监测组件.针对有代表性的车削、铣削加工工艺,选择传统的振动加速度传感器拾取切削状态信息,选用时域方差和频域谱特征作为颤振发生的综合指标,采用监测数据与正常切削时建立的对比库进行比较的方法进行了颤振识别.在对颤振特征量及其阈值进行研究的基础上,进而使用C#编程语言来实现监测软件,通过引入延时机制和数据重叠处理技术,有效地提高了颤振早期预报的准确性和快速性.通过工厂切削试验对所开发的颤振监测组件进行测试验证,试验表明该组件的颤振诊断率可达到80%以上,证明了此监测方法对于工业现场的适用性.     

基于PCA—SVM模型的切削颤振预报

针对切削加工过程中颤振孕育的动态模式,提出一种基于PcA—SVM模型的颤振预报新方法。建立切削加工振动信号的识别模型,进行FFT变换,再归一化处理,把数据送人PCA—SVM模型,对变换后的切削实验数据进行学习、训练,得到PcA—sVM识别模型;提取切削加工过程的振动信号,送给PcA—sVM模型进行颤振情况分析与识别。试验结果表明,具有较好的颤振预测性,颤振预报正确率达到95．5％以上,提高了运算速度,为颤振预报提供了充足的时间。     

提升304不锈钢加工表面的单激励三维振动切削装置设计

为了解决传统成型加工过程中304不锈钢材料表面质量差、易产生毛刺等问题，设计了一种新型三维超声振动切削装置并进行了实验研究.首先通过对装置结构几何变形关系的分析，建立了刀尖的理论运动轨迹模型，通过Matlab对轨迹模型进行拟合并利用ANSYS对实际输出轨迹进行仿真分析，得到刀尖运动轨迹为空间中的三维抛物线.其次对装置进行有无超声振动切削实验，通过超景深系统和三维轮廓仪对已加工工件表面进行了测量和观察，发现超声振动切削下已加工表面粗糙度的算术平均高度明显小于普通车削的情况.结果表明：相较于普通车削，超声振动切削对于304不锈钢材料具有良好的加工性能.     

振动切削机理研究及应用

切削过程中的振动对工件的加工质量、刀具耐用度有较大的影响,对精密切削加工尤为突出.振动切削作为一门新技术,可弥补普通切削的某些不足.利用另外设置的振动源,将高频且有规律的振动作用到金属切削加工的工艺系统上,使该系统处于相对不振的状态,从而可以提高工件的加工精度,改善已加工表面质量,实现精密切削.     

数控凸轮轴磨床颤振稳定性研究

在凸轮轴磨床的磨削过程中,颤振现象严重影响凸轮轴表面的磨削质量.为了抑制凸轮轴磨削颤振的产生,基于再生颤振理论和随动磨削的特点,建立了凸轮轴和砂轮再生激励效应的动力学模型,绘制了稳定性极限图,同时研究了凸轮轴磨床的颤振稳定性.通过凸轮轴磨床的颤振实验,利用频域和时频域方法分析了凸轮轴磨床的振动特性.颤振实验结果和稳定性极限图预测结果一致,验证了凸轮轴磨床再生颤振动力学模型的正确性和预测颤振产生与优选加工参数的可行性.     

车削颤振的模拟实验

机床中可能产生的振动有自由振动、强迫振动和自激振动,机床的自激振动又称机床颤振.是刀具和工件之间在切削过程中自发产生的振荡,通常是由切削过程的动态不稳定或导轨上运动质量的动态不稳定等原因造成的.它对加工表面的光洁度、精度、刀具寿命和生产率都产生有害的影响.刀具与工件之间是否产生颤振主要取决于机床结构特性和切削过程特性,机床的颤振就     

采用同步压缩变换和能量熵的机器人加工颤振监测方法

为避免机器人加工过程中颤振给加工质量及刀具寿命带来不利影响,提出了一种基于同步压缩变换和能量熵的机器人加工颤振监测方法。首先,利用同步压缩变换获取主轴振动信号高分辨率时频谱,并将获得的时频谱均分为有限个频带;然后,对各频带对应的时域子信号进行重构并求取其能量值;最后,采用能量熵作为表征颤振能量分布变化的特征量,通过计算所有子信号的能量熵之和对颤振进行在线监测。在库卡工业机器人加工实验平台上,开展了机器人制孔加工实验验证,实验结果表明:在不同的机器人加工条件下,所提方法均能在颤振发生前22ms左右有效地将其检测出来;计算一次能量熵的时长约为20ms,能够基本满足颤振在线监测的实时性要求。     

在机械加工中用变速切削抑制再生颤振

再生颤振几乎在所有实际的切削加工及磨削加工中都存在,从能量平衡角度来看再生颤振产生的机理,分析变动主轴转速时的能量转换来预测抑制再生颤振的效果,通过变速切削试验来总结抑制再生颤振的因素及变速切削的优缺点,进而实际应用变速切削,得到良好的加工表面。     

切削颤振预兆的研究

本文利用切削力及振动加速度作为特征信号,研究了车削细长轴时,切削过程由平稳切削状态逐渐进入失稳状态的过渡过程中,特征信号的变化,提出应用颤振特征频带方差或均方值可以有效地对颤振预兆进行识别。     

超精密切削用刀具超声激振机构的设计

该文设计一种基于夹心式压电陶瓷结构的刀具超声激振机构,用于超声振动辅助金刚石刀具进行超精密切削。通过分析超精密切削技术需求,提出了激振机构结构设计方案,进行了解析设计和有限元仿真分析,制作出激振机构,进行了性能测试,并开展了超声振动辅助切削的可行性实验。研制的激振机构可实现频率42.0kHz、振幅峰峰值8μm的超声激振,并在超声振动辅助金刚石刀具超精密切削中表现出良好效果,切削模具钢工件端面达到表面粗糙度Ra 0.018～0.05μm。     

数控铣床切削颤振全反馈控制系统设计

为了对切削颤振进行检测与控制,自主设计了基于专家系统的数控铣床切削振动控制软件.依据切削振动信号的变化,根据专家系统的原理,得到机床控制参数.将该参数反馈到数控机床控制系统的PMC中,能够有效地控制机床的主轴转速、进给速度等切削用量,实现了对切削振动的全反馈自动控制.有效地控制了切削颤振,从而在不影响加工质量的前提下,实现高效切削.研究对专家系统原理应用于对数控机床切削颤振的控制有突破,该成果可以广泛应用于各类数控机床.     

7075-T6铝合金单向超声振动车削表面质量及形貌特征

对7075-T6铝合金试件采用普通切削(CT)和振动切削(UVC)加工方法进行了加工实验,分析了2种切削加工方法在不同参数下对铝合金试件加工表面粗糙度的影响.试验研究结果表明:在相同的进给量和切削深度情况下,随着车削速度的变化,普通切削获得的加工表面粗糙度先减小后增大再减小,但随着转速的增大进入高速切削后,工件表面粗糙度值逐渐趋于稳定;随着进给量的增加超声振动硬车削与普通硬切削加工表面粗糙度都呈上升趋势,超声振动切削表面粗糙度较小;在切削速度、进给量相同的条件下,普通硬质切削7075铝合金加工表面粗糙度随着切削深度的增加而增加,而超声振动切削7075铝合金加工表面粗糙度随着切削深度的增加先减小后增加.通过对获得实验数据的分析以及对车削加工获得的加工表面显微形貌的观测,证实了超声振动加工在难加工材料加工中的优势.     

超声振动切削运动学与机理探讨

超声振动切削是一种新型的特种切削加工方法。在一定条件下,能有效地解决精密切削加工和难切削材料的切削加工问题。本文主要从超声振动切削的运动学入手,探讨了超声振动切削的切削机理。指出“分离”运动是超声振动切削加工的本质所在。发现了“切屑惯性效应”的存在对超声振动切削过程有一定的影响。理论分析表明,在超声振动切削中,切液削有一定作用,但不可能在极短的分离时间内浸入刀—屑界面。