多轴车铣复合加工运动转换关系的研究

当用车铣复合机床对零件进行端面铣削、柱面切槽和倾斜轴加工时,通常需要控制系统将编程进给指令从笛卡尔坐标转换到实际机床的运动坐标.论文针对高档数控机床HTM63150iy的结构,分析上述三种加工的工艺特点,并根据运动控制要求,建立端面铣削、柱面切槽与倾斜轴加工的运动转换关系；采用C#语言实现了论文中的三种转换技术,最后通过Vericut仿真验证证明所建立转换关系的正确性.     

基于UG的曲线齿圆柱齿轮的特征建模

曲线齿圆柱齿轮传动作为一种新型的齿轮传动,不仅继承了传统齿轮的优点,还有传动平稳、接触线长、加工工艺简单等优点。根据曲线齿圆柱齿轮的加工原理,提出基于齿轮齿条啮合原理的曲线齿圆柱齿轮的特征建模方法;同时以二次开发工具UG/Open GRIP编写程序实现曲线齿圆柱齿轮的仿真加工。建立的曲线齿圆柱齿轮的实体模型,可以进行曲线齿圆柱齿轮的模拟装配、干涉检验、运动仿真和有限元强度分析,为曲线齿圆柱齿轮的优化设计、制造和分析检验打下基础。     

基于六自由度串联机器人的电火花铣削加工实验研究

传统电火花铣削加工需在特定加工机床上实现,被加工工件尺寸与形状受机床限制,故将电火花铣削加工与六自由度串联机器人有机结合在一起,以此开展了一系列电火花铣削加工实验.首先,通过直线沟槽铣削加工探究电极尺寸、脉冲宽度和电极扫描速度对材料去除率和电极损耗率的影响;其次,通过曲线沟槽铣削加工探究本装置的加工精度,通过方形平面槽铣削加工研究铣削轨迹、轨迹重叠方式对加工的影响;最后,将基于六自由度串联机器人的电火花铣削加工装置应用于曲面工件的铣削加工.结果表明:基于六自由度串联机器人的电火花铣削加工具有很高的加工自由度且能实现较高的加工精度,具有很大的应用潜力.     

立式微型数控铣床整机结构的有限元分析

为保证机床的精度满足微细铣削加工实验的要求,必须校验机床整机设计能否满足设计要求.在Pro/ENGINEER软件平台上,根据微型铣床各部件实际结构、尺寸和组成特点建立整机装配几何模型.通过理论、实验及有限元仿真相结合的分析方法,利用ANSYS有限元分析软件对所设计的立式微型数控铣床整机进行了静力学分析和动态特性分析,对整机在结构设计上能否满足加工精度设计要求进行了校验,并对今后机床整机设计提出新的方法.     

铝合金高速铣削过程切屑成形机制研究

高速铣削加工中,切削力、切削热和机床振动等被广泛研究,而对切屑的研究相对较少.本文针对立铣刀高速铣削的特点,对切屑的成形进行了研究.根据理论分析,在UG环境下对切屑进行了绘制,其形状与实际切屑基本吻合,证明了研究方法的可靠性.通过切屑的研究反馈设计过程,对立铣刀的结构设计提供支持.     

非圆齿轮往复摆动机构反求设计及运动分析

为了实现往复摆动运动,利用非圆齿轮构建W-W型行星轮系。首先,根据速度矢量图分析得出两对齿轮副啮合点之间的相对位置变化是产生往复摆动的原因,提出将一对非圆齿轮副特殊化为圆柱齿轮副来简化机构设计的方法;其次,根据预先设定的输出摆角运动规律反求非圆齿轮的节曲线,在此基础上模拟范成加工过程进行齿轮构型,得到非圆齿轮的三维模型;最后,将非圆齿轮、圆柱齿轮、机架装配后进行运动学仿真,将仿真得到的输出响应与理论值进行对比。仿真测试输出的角位移、角速度响应与理论分析保持了较好的一致性,表明使用这种反求设计方法构建往复摆动机构是可行的。     

数控恒力铣削刀路设计

在切削加工物理分析的基础上探讨铣削力和切削加工参数之间的关系,建立铣削非圆曲线的力学模型,采用单因素试验法设计铣削试验,通过最小二乘法确定铣削力模型系数。以非圆曲线为例,完成了数控恒力切削测力实验,试验结果表明:该方法能够使切削力在非圆曲线的加工中基本保持不变,改善了曲线的加工质量,缩短了加工时间,在提高加工效率和精度方面具有优势。     

数控机床五轴变换系统设计与研究

为实现数控机床五轴联动加工,基于国内蓝天系列数控系统提出了控制系统结构的改进方法。数控系统分为任务层和运动层,五轴变换单元集成在运动层。在对五轴机床进行分类并分析其几何信息的基础上,设计了机床的五轴运动库。以CA摆头机床为例,推导了其正向和反向运动变换。基于改进系统及五轴运动库,设计并分析了机床旋转刀具中心控制和三维半径补偿端铣。改进系统具有较好的可移植性,可在数控加工中直接执行刀具位置和方向指令。     

高效电火花铣削机床可靠性分析

高效电火花铣削机床广泛用于加工高强度、高硬度、耐腐蚀、耐磨损等难切削零件,其可靠性十分重要.电气控制系统作为高效电火花铣削机床的关键系统,其可靠性要求更高.采用故障模式及影响分析的方法,对高效电火花铣削机床的电气控制系统进行了故障部位分析、故障模式分析、故障原因分析及故障影响分析,通过开发的故障模式及影响分析表,为提高...     

线接触曲线圆柱齿轮的加工方法与仿真北大核心

为提高线接触曲线圆柱齿轮的加工效率并降低制造成本,提出一种采用现有六轴数控铣齿机和单刃面铣刀盘的线接触曲线齿轮加工方法。根据该齿轮的成型原理,推导齿面的数学模型,获得齿面点云数据;基于点云数据在三维建模软件中构建齿轮实体模型;在VERICUT中构建数控机床和刀具模型,编写齿轮加工的数控程序,完成齿轮仿真加工;利用构建的齿轮实体模型与加工成型的齿轮模型进行偏差分析。结果表明:采用所提方法加工线接触曲线圆柱齿轮是可行的,可减少科研人员对专用线接触曲线齿轮机床研究的投入。     

弧齿圆柱齿轮铣齿机的研制

在研究弧齿圆柱齿轮展成基本齿条及切齿方法的基础上,提出了弧齿圆柱齿轮切齿加工的双工位单面双铣加工方法。基于旋转刀盘加工原理,建立了弧齿圆柱齿轮齿面方程。基于双工位单面加工思想,设计了专用弧齿圆柱齿轮铣齿机,经过切齿加工验证,该机床具有加工效率高、可靠性高等优点。     

螺旋锥齿轮端铣加工刀位计算方法

针对螺旋锥齿轮在数控加工中心上加工效率低的问题,提出利用盘状铣刀对螺旋锥齿轮进行端铣的加工方法.由螺旋锥齿轮齿面及刀具的几何特征,调整铣刀与被加工齿面的相对位置,使齿面与刀具包络面的法截面相对法曲率最小,增大切削带宽,同时控制刀轴矢量调整切削深度避免加工干涉.最后将规划的加工刀位转化到数控机床轴上,利用VERICUT进行加工仿真验证该方法的可行性与正确性.     

细长圆柱齿条齿廓铣夹具的设计

细长圆柱齿条齿廓在六点定位二点夹紧夹具中不能保证铣削精度。分析了齿廓切削状况和零件结构,设计了楔形夹紧块并采用下沉工作方式,避开铣刀切削运动干涉。齿廓切削区有限部位实行多点夹紧,消除了在固定周期交变铣削力作用下产生的振动,保证了齿廓的加工精度。工件在夹具中采用成组布置,提高了生产效率。     

Runout effects in milling: Surface finish, surface location error, and stability

This paper investigates the effect of milling cutter teeth runout on surface topography, surface location error, and stability in end milling. Runout remains an important issue in machining because commercially-available cutter bodies often exhibit significant variation in the teeth/insert radial locations; therefore, the chip load on the individual cutting teeth varies periodically. This varying chip load influences the machining process and can lead to premature failure of the cutting edges. The effect of runout on cutting force and surface finish for proportional and non-proportional tooth spacing is isolated here by completing experiments on a precision milling machine with 0.1 μm positioning repeatability and 0.02 μm spindle error motion. Experimental tests are completed with different amounts of radial runout and the results are compared with a comprehensive time-domain simulation. After verification, the simulation is used to explore the relationships between runout, surface finish, stability, and surface location error. A new instability that occurs when harmonics of the runout frequency coincide with the dominant system natural frequency is identified.     

再制造双圆弧齿轮单齿切削机床设计

目前抽油机减速器双圆弧齿轮使用一段时间后会出现单个齿破损或多个齿间隔破损的情况,现有的修复方法效率低。针对这种情况,提出设计一种对修复后的再制造双圆弧齿轮进行再加工的切削机床,验证再制造双圆弧齿轮单齿加工的可行性。结合再制造双圆弧齿轮单齿展成加工理论,对单齿加工机床的刀具运动部件、齿向螺旋进给部件、齿形展成进给部件以及工件运动部件进行设计,最终得到满足加工要求的再制造双圆弧齿轮单齿切削机床。分析再制造双圆弧齿轮单齿加工的误差后,提出一种减小再制造双圆弧齿轮轴向齿距误差的方法。     

准双曲面齿轮数控加工仿真系统设计

根据准双曲面齿轮数控加工原理,提出了CNC铣齿机、齿轮毛坯和盘铣刀实体模型的具体构建方法;利用简化的齿轮毛坯实体模型和盘铣刀实体模型做布尔减运算,在计算机上实现了模拟工件材料的去除过程;通过加工仿真结果和实际加工结果对比,验证了加工仿真方法的正确性.所获得的仿真结果可为齿面接触分析和有限元应力分析提供精确的实体模型.     

Investigations of the effect of non-uniform insert pitch on vibration during face milling

In the present work optimal tooth spacing vs spectral redistribution criteria for face milling has been used as one of the methods for vibration control. A special milling cutter with non-uniform pitch has been designed and fabricated and its effect on machine tool vibration is studied. The frequency response spectrum of the machine tool is found out analytically using Finite Element Programme. The spacing between the teeth of milling cutters is found out by minimizing the total power of the relative cutter-workpiece vibration. The newly designed cutter is fabricated and tested experimentally to determine its effectiveness when compared with a standard cutter with evenly spaced inserts.     

Estimation and experimental validation of cutting forces in ball-end milling of sculptured surfaces

Chip thickness calculation has a key important effect on the prediction accuracy of accompanied cutting forces in milling process. This paper presents a mechanistic method for estimating cutting force in ball-end milling of sculptured surfaces for any cases of toolpaths and varying feedrate by incorporation into a new chip thickness model. Based on the given cutter location path and feedrate scheduling strategy, the trace modeling of the cutting edge used to determine the undeformed chip area is resulted from the relative part-tool motion in milling. Issues, such as the selection of the tooth tip and the computation of the preceding cutting path for the tooth tip, are also discussed in detail to ensure the accuracy of chip thickness calculation. Under different chip thicknesses cutting coefficients are regressed with good agreements to calibrated values. Validation tests are carried out on a sculptured surface with curved toolpaths under practical cutting conditions. Comparisons of simulated and experimental results show the effectiveness of the proposed method.     

水下单壁桩钻铣切割机设计及验证

针对水下单壁钢桩切割作业需求，设计并制造水下液压钻铣切割机，以立铣刀为切割工具，使用液压缸进给、液压马达驱动铣刀钻铣及回转切割，完成切割作业。对设备的设计依据及设备的组成进行了详细描述，分析钻铣刀、驱动马达、传动系统等参数的选用，并根据设计方案制造样机。通过对水下液压钻铣切割样机的海上及车间测试，验证设备可靠性，得出样机切割效率、铣刀消耗参数等数据。实际测试表明：该设备运行可靠，且该设备加工、使用及维护成本低，适合水下单壁钢桩切割推广使用。     

螺旋焊管带钢铣边机刀块的选择

生产螺旋焊管用热轧钢带采用铣边机铣削板边可以获得满意的精加工效果,而铣边机刀块的选择极为重要。通过对铣边机铣削工艺、切削力、切削热的分析,找出了影响刀块使用寿命的原因。确定合理的铣削速度、进给量等铣削工艺参数,选择合适的硬质合金刀块,可以延长铣刀盘的使用寿命,减少生产线的停车次数。