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.     

镜像铣加工过程中薄壁工件变形和振动的预测

镜像铣是大型薄壁工件加工的有效方法,在航空航天等重要领域有着广泛的应用.镜像铣加工过程中薄壁工件的变形和振动是影响加工精度的主要因素,如何准确预测镜像铣加工过程中薄壁工件的变形和振动是优化加工参数、提高加工精度的关键问题.本文基于金属切削原理并考虑了薄壁工件加工过程中的弯曲变形和铣削力相互作用,建立了铣削力预估模型.在此基础上,结合薄板小变形理论和有限元法,建立了考虑加工过程中材料去除和铣削力与支撑同步运动的薄壁工件镜像铣动态力学模型.通过仿真模拟,研究了支撑刚度、支撑阻尼、主轴转速和进给率对薄壁工件变形和振动的影响规律.结果表明,在镜像铣加工过程中薄壁工件的变形随着支承刚度的增加而减小,振动幅值随着支撑阻尼的增加而减小.最后,对6061铝合金薄板的镜像铣加工实验与本文建立模型的时域和频域信号进行了比较.振动数据采集点处的模型预测结果与实验相差小于5%,二者对比结果表明所建立的模型能够对薄壁工件加工过程中的变形和振动进行准确的预测.镜像铣加工相比于直接铣削加工,薄板加工点处的振动幅值从71.61μm减小到5.71μm,对比结果表明柔性支撑结构能够有效地减小加工过程中薄壁工件的振动.本文...     

平面端铣非线性切削过程模型

提出一个非线性切削过程模型，证实动态、静态切削力系数间存在联系，表明可以在切削稳定性研究中利用静态试验数据，论证了该模型的切合实际、普遍和衫性，讨论了国际切削动力学研究中的有关问题，推导了端铣平面时模型的具有表现形式。     

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。     

端铣加工表面误差预报模型

通过对工艺系统的受力分析,考虑整个工艺系统的受力变形对表面加工误差的影响,提出了端铣加工表面误差的静态预报模型.该模型可以对复杂表面形状零件的端铣加工表面误差进行预报.针对通用有限元程序计算耗时较长的特点,设计了一种适用于本系统的有限元计算新方法,缩短了计算时间.同时开发了端铣加工表面误差预报的软件,可应用于CAD/CAM/ CAE软件包.经实验验证,该模型预报结果和实测值有很好的一致性.     

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.     

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.     

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。     

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。     

快速进给铣刀五坐标端铣加工刀位计算

对快速进给铣刀五坐标端铣加工的基本原理进行了研究,指出使用快速进给铣刀进行端铣加工时,刀触点的法矢量不再像环形刀一样通过刀片的几何中心,由此求出了刀具有效切削半径.然后将快速进给铣刀刀具模型简化为半径等于有效切削半径的端铣刀,得到了后跟角的计算公式,并深入研究了后跟角的临界情况,严格推导出了由刀触点生成刀位点的计算公式.此外,对快速进给铣刀端铣加工中的误差进行了研究,得到了走刀步长与直线逼近误差的关系式.     

航空铝合金薄壁件高速铣削受力变形的试验研究

试验研究了高速铣削航空铝合金薄壁件侧壁时切削力随铣削工艺参数变化的规律,给出了薄壁件侧壁高速铣削加工变形随铣削工艺参数变化的规律.在此基础上,应用ANSYS软件对航空铝合金薄壁件侧壁高速铣削加工变形进行了有限元分析,进而提出了通过优化铣削工艺参数改善航空铝合金薄壁件高速铣削加工变形的工艺途径.     

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 ...     

38CrSi高强度钢端铣铣削力系数实验研究

建立了端铣动态铣削力模型和铣削力系数经验模型,进行了38CrSi高强度钢端铣实验,采用偏最小二乘法对铣削力系数经验模型系数进行辨识,分析了切削参数及其互交作用对铣削力系数的影响变化规律.实验结果表明:在选定的实验范围内,铣削力模型和铣削力系数经验模型均具有较高的精度;每齿进给量对铣削力系数影响最显著,轴向切削深度次之,切削速度影响最小;切削参数之间的交互作用可以忽略.     

复杂曲面薄壁叶片点铣加工弹性变形预测

针对复杂曲面薄壁叶片点铣加工刀位的特点,建立了平均铣削力预测模型,利用多因素正交试验法对铣削力系数进行了标定,并验证了该模型的正确性.在此基础上,考虑了铣削力与弹性变形之间的耦合效应,提出了复杂曲面薄壁叶片点铣加工过程中弹性变形量计算的迭代格式,并利用Matlab和Ansys集成实现了薄壁叶片在各刀触点处弹性变形量的计算.试验结果表明,弹性变形预测值与实际加工测量值之间的最大偏差为27.255 μm,最小偏差为2.001 μm,平均偏差为11.164 μm,预测结果与实际结果十分吻合.     

端面铣刀铣削用量的优化选择

本文运用现代铣削理论和最优化技术，以最大生产率或最低加工成本为优化目标，并考虑了诸多约束，建立了端面铣刀铣削用量优化选择的数学模型，编制了以复合形法为基础的优化程序，并通过应用实例验证，为利用计算机快速、可靠地选择端面铣刀最优铣削用量提供了一种科学有效的方法。     

端铣削刀齿切出过程解析

从理论方面对端铣削齿切出点及线进行了探讨,为确定出刀具合理几何参数、铣削方式、避开刀齿破损区提供理论依据.     

面铣刀前刀面接触点计算的新方法

分析了克郎聂伯尔格解析法对面铣刀切入计算的局限性，提出了一种更为准确的计算方法，不仅能计算前刀面上最先接触的点，而且能更为准确地求出各特征点接触的先后顺序。