凸轮车削恒切削角、恒切削速度研究

在凸轮车削加工过程中 ,切削角与切削速度随加工凸轮轮廓位置不同会发生很大变化 ,直接影响凸轮加工质量与刀具使用寿命。为了解决上述问题 ,本文提出了刀具摆动与主轴变转速的凸轮车削加工方法 ,以实现恒角度与恒速度切削。通过对凸轮车削的运动关系进行分析计算 ,推导出在恒角度与恒速度切削的情况下 ,刀具摆角、机床主轴转速与凸轮转角位置的关系 ,为在实际中应用提供了理论依据     

基于自抗扰控制的变速非圆车削技术研究

为了抑制非圆截面工件加工时的颤振,将变速加工应用于非圆截面车削中,设计了变速车削系统结构,分析了变速车削抑制颤振、提高稳定性的机理,设计了适于变速非圆车削的直线伺服单元,单元控制采用自抗扰控制技术.车床控制系统采用PMAC(Programmable multi-axis controller)时基控制法,实现刀具驱动进给和工件变速旋转的协调控制,完成非圆截面的变速车削.结果表明,直线伺服单元能很好地跟踪刀具目标值,非圆截面车削加工精度和稳定性得到了提高.     

数控车削凸轮时实现刀具角度实时控制的摆动刀架设计

车削凸轮时刀具要快速往复移动,但由于凸轮轮廓非圆度的影响,刀具工作角度随着刀具切削点位置的不同其角度会产生变化,这将降低产品的加工质量,影响刀具的使用寿命,因此在车削凸轮的过程中要对刀具工作角度的变化给予补偿,以使其恒定不变。文中提出了一种摆动刀架结构设计方案,使刀具能根据凸轮轮廓的变化其工作角度可以实时调整,并分析推导出了刀具摆动角度的计算方法,可利用数控系统的系统变量通过宏程序来实现刀具摆动角度的自动计算。     

基于自抗扰控制的非圆截面数控车削

针对普通方法加工非圆截面零件时存在的问题,提出了基于直线电机的刀具高频响驱动机构,分析了非圆截面加工时刀具前角变化的问题,设计了一种双电机驱动刀具进给机构,并对机构进行运动学分析,为减小跟踪误差,机构控制采用了自抗扰控制控制技术。车床控制系统采用PMAC(Programmable multi-axiscontroller)时基控制法,实现刀具驱动进给和工件旋转的协调控制,完成非圆截面的自动车削。实验结果表明,基于自抗扰控制的非圆截面车削加工精度和效率得到了提高。     

非圆截面数控车削技术研究

针对非圆截面加工中需要解决的问题,提出了一种基于直线电动机的刀具高速摆动加工机构,对机构进行运动学分析,实现刀具恒切削角度加工.采用PMAC(Programmable multi-axis controller)时基控制法,实现刀具进给和工件旋转的协调控制,完成非圆截面的自动车削.该方法在非圆截面数控车床中得到了应用.结果表明,非圆截面加工精度和效率得到了提高.     

基于Windows 2000的非圆截面车削数控系统

提出了基于Windows 2000以及高速实时串行总线的非圆截面车削数控系统结构。系统由普通数控功能扩展非圆加工模块实现。PC机与信号接口板联合实现普通数控功能，数控系统的实时性在Windows 2000平台下通过设备驱动程序配合高速实时串行总线实现。为实现直径方向的高速往复运动，非圆截面车削通过在X方向叠加U轴来实现非圆车削的直线进给运动，由专用直线伺服模块完成。刀架进给机构采用超磁致伸缩直线位移驱动器。直线伺服模块跟踪主轴编码器角度确定非圆加工刀具进给量。数控系统在中凸变椭圆活塞表面加工生产线投入应用，加工结果证明了系统的实用性。     

直线电动机及其在非圆截面零件加工中的应用

近年来,随着具有高频响应特性的直线电动机的发展,对非圆横截面零件进行数控加工成为可能.直线电动机直接驱动系统具有结构简单、动态响应快、速度和加速度大、精度高、振动和噪声小等一系列优点,作为微进给机构,能够满足非圆截面零件加工的需要,在非圆截面零件的数控加工及数控成形中得到了广泛的应用.介绍了直线电动机的工作原理和直线电动机进给驱动的主要特点,总结了直线电动机在凸轮、椭圆形等非圆截面实心零件数控加工,及多边形非圆截面空心零件旋压成形中的应用状况,最后对直线电动机的发展趋势进行了展望.     

活塞数控车床刀具伺服系统的补偿控制

椭圆活塞的数控车削刀具伺服系统的频响和行程具有特殊的要求，介绍以自行研制的直线直线电机为驱动元件的刀具伺服系统，给出直线电机及闭环系统的传递函数，进行控制器的综合，根据活塞加工的特点，采用幅－相补偿控制，分析证明，该方法理论上可实现无差跟踪。正弦信号跟踪特性实验和实际活塞的试切结果表明，该方法应用简单，效果明显。     

双曲面型离子阱极杆精密车削方法

双曲面型离子阱极杆具有较高的表面质量和面型精度要求,以满足离子阱的性能要求,然而现有的加工工艺方法存在诸多不足,因此提出了基于慢刀伺服的非圆截面精密车削工艺方法.首先,针对非圆截面车削加工中存在附加工作角度进行分析,仿真结果表明用偏心装夹能极大减小加工中刀具后角干涉对刀具角度的需求.其次,对于非圆截面车削加工中的轮廓误...     

新型直线/回转式快速刀具伺服装置的设计

基于快速刀具伺服(Fast Tool Servo,简称FTS)的金刚石车削加工技术被认为是一种非常有发展前景的光学自由曲面加工方法,针对目前单自由度FTS加工技术中存在的刀具伺服运动与机床同步问题,以及刀具在x向匀速进给带来的影响,设计了一种新型的直线/回转式FTS装置,采用压电陶瓷驱动柔性铰链实现,能够输出z向的线性位移和绕y轴摆动,用于调节刀具在x向和z向的位置,使刀具的伺服运动与机床运动完全同步,并实现自由曲面的变进给车削加工,可提高加工精度以及改善被加工表面质量。根据应用的实际情况,详细分析了FTS设计要求,并对设计的柔性铰链结构进行了有限元分析,结果表明该结构在内应力和共振频率方面满足应用的要求,可用于光学自由曲面的车削加工。     

Investigation of cutting parameters effect for minimization of sur face roughness in internal turning

Minimizing the surface roughness is one of the primary objectives in most of the machining operations in general and in internal turning in particular. Poor control on the cutting parameters due to long boring bar generates non conforming parts which results in increase in cost and loss of productivity due to rework or scrap. In this study, the Taguchi method is used to minimize the surface roughness by investigating the rake angle effect on surface roughness in boring performed on a CNC lathe. The control parameters included besides tool rake angle were insert nose radius, cutting speed, depth of cut, and feedrate. Slight tool wear was included as a noise factor. Based on Taguchi Orthogonal Array L18, a series of experiments were designed and performed on AISI 1018 steel. Analysis of variance, ANOVA, was employed to identify the significant factors affecting the surface roughness and S/N ratio was used to find the optimal cutting combination of the parameters. It was concluded that tool with a high positive rake angle and smaller insert nose radius produced lower surface roughness value in an internal turning operation. It was also concluded that high feedrate and low cutting speed has produced the lowest surface roughness.     

An empirical survey on the influence of machining parameters on tool wear in diamond turning of large single-crystal silicon optics

We conducted a series of screening experiments to survey the influence of machining parameters on tool wear during ductile regime diamond turning of large single-crystal silicon optics. The machining parameters under investigation were depth-of-cut, feed rate, surface cutting speed, tool radius, tool rake angle and side rake angle, and cutting fluid. Using an experimental design technique, we selected twenty-two screening experiments. For each experiment we measured tool wear by tracing the tool edge with an air bearing linear variable differential transformer before and after cutting and recording the amount of tool edge recession. Using statistical tools, we determined the significance of each cutting parameter within the parameter space investigated. We found that track length, chip size, tool rake angle and surface cutting speed significantly affect tool wear, while cutting fluid and side rake angle do not significantly affect tool wear within the ranges tested. The track length, or machining distance, is the single most influential characteristic that causes tool wear. For a fixed part area, a decrease in track length corresponds to an increase in feed rate. Less tool wear occurred on experiments with negative rake angle tools, larger chip sizes and higher surface velocities. The next step in this research is to perform more experiments in this region to develop a predictive model that can be used to select cutting parameters that minimize tool wear.     

圆柱凸轮数控加工的几个关键问题

通过改进圆柱凸轮数控铣削加工编程方法，降低了圆柱凸轮的加工成本并能满足凸轮槽宽的高精度要求；通过对各个数控加工程序段编程进给速度的修正，使得刀具的实际进给速度为恒速，明显改善了凸轮槽的工作表面粗糙度。     

基于铣削力精确建模的工件表面让刀误差预测分析

航空航天制造业结构件的高速铣削加工中,在切削力作用下由整体铣削刀具挠度变形所引起的工件表面让刀误差,严重制约零件的加工精度和效率。针对这一问题,通过建立铣削力精确预测模型,结合刀具刚度特点,对工件让刀误差进行预测分析。将切削速度和刀具前角对切削力的影响规律引入二维直角单位切削力预测模型,并通过试验进行相关系数标定。借助等效前角将直角切削力预测系数应用到斜角切削力的预测,通过矢量叠加构建整体刀具三维切削力模型。分析刀具挠度变形对铣削层厚度及铣削接触中心角范围影响规律。基于离散化的刀具模型和切削力模型,建立铣削载荷条件下刀具等效直径悬臂梁模型弯曲变形计算方法。构建以刀具变形对铣削过程影响作用规律为反馈的刚性工件表面让刀误差及切削力柔性预测模型,通过整体铣刀铣削试验验证所建立理论模型的预测精度。     

任意凸轮曲线的高精度等速CNC磨削

基于凸轮磨削过程中恒磨削力要求恒线速度的加工机理,通过三次参数样条方程得到凸轮的理论曲线,采用微直线段取代微弧进给,得到砂轮轴心轨迹曲线的插补方法。分析了凸轮磨削精度、进给速度与插补参数之间的关系,实现凸轮曲线的高精度等速实时插补。该方法还可以推广到一般加工平面封闭曲线的CNC机床。     

凸轮数控车削加工中刀具摆动角度实时控制的研究

采用数控车削加工凸轮,不仅能提高生产效率,而且能满足高质量的精度要求,但其中应解决3个关键技术问题。在采用数控车削加工中,凸轮随主轴旋转时刀具要高速往复移动,同时刀具工作的前、后角会发生变化,因此在切削过程中刀具要实时摆动以保证刀具工作前、后角一致,从而提高刀具使用寿命。分析了凸轮车削加工时刀具工作前、后角的变化,并建立了角度变化值的函数关系式,阐述了刀具变化角度实时控制的方法和措施。     

精密干式硬态车削淬硬工具钢时表面粗糙度的参数优化

使用PCBN刀具对不同淬硬状态工具钢Cr12MoV进行了精密干式硬态车削试验,运用正交实验法分析了切削速度、试件硬度、刀具前角、切削深度4个因素间的交互作用,并得到了最优车削参数.试验表明:影响表面粗糙度最显著的因素是切削速度与淬火硬度,切削深度影响最小.