用预断力模型建模和模拟铣削中的颤震

为模拟和分析铣削过程中的颤震,介绍了一种预断时域颤震模型.开发的模型使用了预断铣削力模型,该模型描述了多刃同时加工时铣刀的工作状态,并由主要工作材料性质、刀具几何和切削条件,预断铣削力.瞬时未变形切屑厚度被建模,包括了刀具振动引起的动态调制,使动态再生效应被考虑进去.为精确求解,使用了Runge-Kutta法求解微分方程,决定铣削系统的动态特性.使用预断模型,开发了铣削颤震窗口显示模拟系统,由输入刀具和工件材料性质、刀具参数、机床特性和切削条件,以数值和图示两种格式,用刀具-工件位移和相对于刀具转动的切削力变化,表示出预断的颤震.用试验结果验证了该系统,并显示出良好的一致性.     

数控车床上封闭轮廓零件的加工

在数控车床上循环车削槽形结构时,按传统的"梯度"进刀法加工槽时的刀具寿命较低,粗糙度不高,且加工效率低,为此,提出了采用组合式弹性车槽刀和相应的进刀路线的新切削方法.介绍了合式弹性车槽刀的结构和工作模型、轴向切削阻力约束及刀具调整间隙.实验结果表明:运用组合式弹性车槽刀和相应的进刀路线,可以提高车削效率和表面车削质量,且刀具寿命也得到提高.     

CNC车削加工中估价刀具磨损的计算机算法(二)

为了增加车削加工的生产率,最近人们对车削加工中刀具的磨损评估和分类作了一些研究.可以用许多模型预算刀具的后面和月牙洼磨损,这类模型有统计学的,模式识别的,定量的和神经网络的模型.本文中,介绍一种估计后面和月牙洼磨损的一种新的定量的模型的计算机法.首先,基于进给和径向力的增加与后面磨损平均宽度的相互关系,开发出一定量的模型.随后,介绍一个在车削加工中与刀具上形成的后面和月牙洼磨损相关的声发射(AErms)模型.用第一个模型估计磨损,然后用第二个模型预断刀片上的月牙洼磨损.也调查研究了车削加工中,后面和月牙洼磨损对AErms产生的影响.另外,也调查了屑流方向和刀具--切屑前刀面界面区.实验结果表明,基于上述陈述的算法,开发出的计算机程序,估价刀具后面磨损有很高的精度.     

CNC车削加工中估价刀具磨损的计算机算法(一)

为了增加车削加工的生产率,最近人们对车削加工中刀具的磨损评估和分类作了一些研究.可以用许多模型预算刀具的后面和月牙洼磨损,这类模型有统计学的,模式识别的,定量的和神经网络的模型.本文中,介绍一种估计后面和月牙洼磨损的一种新的定量的模型的计算机法.首先,基于进给和径向力的增加与后面磨损平均宽度的相互关系,开发出一定量的模型.随后,介绍一个在车削加工中与刀具上形成的后面和月牙洼磨损相关的声发射(AERrma)模型.用第一个模型估计磨损,然后用第二个模型预断刀片上的月牙洼磨损.也调查研究了车削加工中,后面和月牙洼磨损对AErms产生的影响.另外,也调查了屑流方向和刀具-切屑前刀面界面区.实验结果表明,基于上述陈述的算法,开发出的计算机程序,估价刀具后面磨损有很高的精度.     

车削加工时屑流模型的建立

文中介绍用圆弧刀尖车刀斜角车削时,预断屑流方向的模型.执行该模型时仅需知道刀刃几何形状和切削条件(进给量和切削速度).试验结果证实,屑流模型预断的结果和试验结果相当一致.     

通用镶片铣刀的力学和动力学

在粗、精加工零件时,广泛使用镶片铣刀.实际应用中刀片的几何形状和刀片在刀体上的分布非常重要.为了预断铣削时的切削力、振动、表面粗糙度和稳定性图,文章介绍镶片铣刀广义数学模型.在该文中,刀刃几何被每一刀片的局部坐标系所定义,它在刀体上的定位和定向使用刀具总坐标系.刀刃的位置被数学定义,并用来预断沿切削区的切削厚度分布.用求解每一切削处切削的力学和动力学,并在整个切削区积分,可以预断出任何镶片铣刀的铣削过程.预断和试验结果相当一致.     

涂层硬质合金刀片车削典型CFRP的工程技术研究

用相同几何结构、不同材质的2种涂层硬质合金刀片车削碳纤维增强复合材料T800H棒料,通过多分量力学传感器、压力传感器和高速摄影机监测车削过程中的切削载荷和刀具工作状态,通过光学扫描系统和数码显微系统观测分析工件已加工表面和切屑的形貌特征。结果表明:车削T800H棒料时,每种刀具都存在一个临界切削速度v_cr,在相同进给量f和恒定切削深度a_p的情况下,切削速度v_c对工件已加工表面质量影响小。实验还表明:采用硬度更高的刀具车削碳纤维,能获得更好的表面质量。      

车削加工工件变形补偿有限元计算新方法的研究

建立了轴类工件车削加工不同装夹方式的三维弹性力学模型.并结合切削力计算公式,提出在考虑3个切削分力同时作用下,工件空间弹性形变的有限元计算方法.所得计算结果直接应用于轴类零件加工,实现了刀具轨迹补偿和切削参数的优化.     

单位生产成本与加工精度的多工序车削优化

切削参数优化对于加工质量、生产效率、加工成本、产品利润具有非常重要的意义.数控加工过程中,单位生产成本和加工精度很大程度上决定了零件加工成本的高低和加工质量的好坏.建立以单位生产成本与加工精度为双目标的多工序车削优化模型进行切削参数优化选择十分必要.多工序车削模型同时充分考虑了粗精的刀具耐用度、切削功率、切削进给力、稳定切削区域、刀具表面切削温度及精车表面粗糙度等实际约束条件.运用高斯变异和多项式变异的NSGA-Ⅱ算法对多工序车削模型进行比较优化计算,优化实例表明多项式变异的NSGA-Ⅱ算法获得了更好的加工精度、单位生产成本的Pareto最优解集以及相应的粗精切削参数.用多项式变异的NSGA-Ⅱ算法得到的优化粗精切削参数进行切削试验,得到与NSGA-Ⅱ算法优化的加工精度、单位生产成本基本相符,为多工序车削切削参数优化提供了实践指导.     

超高速旋转金刚石划片刀制造工艺的研究

刀具在进行超高速切削工件时,刀具结构上及切削参数的变化会对工件的质量产生很大的影响。在超高速切削机床上用其进行切削实验,对切削硅晶片的划片刀的车削工艺、电镀工艺和后续加工工艺进行研究,利用改变切削参数中的走刀速度,并对切削之后的工件切缝宽度进行测量,得出切缝宽度与走刀速度关系,得出优化的切削参数。     

新型重型车削用硬质合金刀具结构

针对重型加工的粗加工车削工艺问题,论述了重型车切削中刀具材料、刀具结构及刀具角度、切削用量等工艺参数的选取原则.结合生产实际,给出了一种适用于重型车削粗加工的新型附带卷屑装置的机夹硬质合金刀具,对重型车削加工的实际生产具有借鉴作用.     

硬质合金刀具车削Ti6Al4V钛合金试验研究

文章采用单因素试验法,用未涂层硬质合金刀具和TiAlN涂层硬质合金刀具对Ti6Al4V钛合金进行了车削试验,通过对切削过程中刀具寿命、切削力、切削温度以及加工表面粗糙度的分析,得出了两种刀具车削钛合金的切削性能,为钛合金车削试验提供了依据.     

钛合金TC21车削过程的三维数值建模与试验研究

针对一种新型高强度钛合金材料TC21钛合金难加工的特点,建立了车削过程的三维有限元模型。采用建立的三维车削有限元模型对钛合金材料TC21的切屑成形过程进行了数值模拟,并获得了切削过程的切削力变化曲线及应力值等物理量。同时,通过钛合金TC21的车削试验研究了刀具前角、进给速度及主轴转速对切削过程的影响规律。在相同切削条件下对试验结果与数值模拟进行了对比,结果验证了数值模拟的可靠性。实验结果表明,钛合金材料TC21的切屑也是锯齿状,且随着刀具前角的减小,TC21材料切屑锯齿状形态越明显。     

双面瑞士式车削刀片

日本京瓷公司刀具分部为瑞士式车削加工开发了一种双面负角刀片。该刀片具有两个切削刃,可以提高切削稳定性、降低加工成本。该刀片可采用两种PVD涂层牌号,其中,PR1005涂层牌号用于在加工钛合金和自由切削钢件时提高刀具的耐磨损性能;PR025涂层牌号用于在切削不锈钢和常规加工时提高刀具的破裂韧性。     

高速铣削中刀具偏心跳动参数辨识

针对高速铣削中刀具偏心跳动对切削厚度、加工精度以及刀具寿命等的影响问题,通过力学建模建立瞬时切削模型与偏心跳动模型、分解出由偏心跳动引起的铣削力,确定偏心跳动参数辨识过程,以平头立铣刀为例通过试验论证该方法的正确性,为高速铣削中铣削力参数的精确确立奠定基础。     

超精密车削加工有限元仿真研究

为研究不同的切削加工参数对超精密车削加工的切削力、切削温度、切削应力等的影响,用有限元法对金刚石车削过程进行三维仿真,得到在不同切削参数下车削铝合金时的切削力、切削温度、切削应力的变化,以及切削区的微观应力的分布状态。仿真结果表明:刀具所受到的主切削力明显大于其余两个方向的力;当切屑和母体发生分离的时候,切削力会突然降低;工件上应力最大的部分是和前刀面相对的部分;切削温度较低,最高为30℃。根据仿真结果可对切削参数进行优化。     

钛合金TC4高效粗加工工艺的研究

本文通过分析钛合金TC4的切削性能特点,选择不同几何结构的硬质合金刀具进行高效粗车加工实验,探索最大金属去除量的切削参数,分析TC4高效车削刀具磨损机理,优选刀具结构。结果显示,与切深相比,刀具寿命对切削速度更为敏感;适当降低切削速度而提高切深可有效提高金属去除量,在实验切削参数条件下,选择切削速度v=60 m/min,进给量f=0.3 mm/r,切深ap=4 mm更有利于钛合金TC4的高效粗车加工,单个刀尖金属去除量最大;刀片前刀面的"小突起"或者"小筋条"结构可有效抑制前刀面的月牙洼磨损和粘结磨损;钛合金TC4高效粗加工刀刃要求具有一定的锋利性和刃口强度,-T槽型刀片的前角结构更有利于TC4的高效车削加工。     

型腔曲面加工:球铣力广义模型

本文提出一种力学模型,用于预测曲面球铣力.模型可以根据给定的刀具位置、刀具和工件几何参数自动计算出工件/刀具接触区域.并且,应用解析法确定瞬时切屑负荷(包括或不包括径向跳动)和切削力.除了预报切削力外,模型还应用布尔方法就给定的刀具、工件几何参数和刀具位置关系确定出工件表面形貌和沿工件表面扇形高度变量(并能三维显示出来).用加工铝合金实验验证了模型的正确性.切削力的预报结果与实验测量结果及表面形貌有较好的一致性.     

立铣中使用独立于切削条件的系数精确预断3-D切削力

瞬时切削层厚度和比切削力,对切削力的预断具有显著的影响.本文介绍一种确定3-D机械切削力模型的系统方法--切削力系数(两个比切削力、屑流角)和摆差参数.现有的一些模型使用的方法,是将切削力系数看作为切削条件或刀具转角的函数而变化.但是在本文中,考虑的这些系数仅受切削层厚度所影响.瞬时切削层厚度,由相继的刀具中心位置移动来估价.为考虑尺寸效应,介绍的方法导出重标切削层厚度和法向比切削力Kn的相互关系,Kn与刀具转角有关,而另两个系数摩擦比切削力Kf和屑流角Qc保持不变.相应地不考虑切削条件,得到了全部系数.提出的方法用很宽切削条件范围的试验作了验证,对切削力作出了相当好的预断.     

Gcr15单/二次高速切削的切削性能比较

为了比较单次和二次切削加工的切削性能,在不预设分离层的前提下,文章采用ABAQUS/Explicit6.14分别建立了GCr15单次和二次高速切削热力耦合有限元模型。对比单次/二次切削过程中的切削力、切削温度、以及已加工表面质量,发现二次切削的第二步切削力、刀具最高温度以及温度域均小于第一步,二次切削工件已加工表面质量略好于单次切削。并将模拟所得切屑形态与文献中实验所得切屑形态进行对比,验证了模拟的准确性。模拟结论对指导实际切削中在给定目标切深下,合理安排走刀次数,以得到最优切削结果具有重要意义。