微细铣削切削力正交实验研究

在自行研制的三轴联动微细铣床上,选取典型微三维零件特征进行铣槽和侧铣两种工况正交铣削实验,对微细切削力进行测量和分析。深入研究了主轴转速、轴向切深、每齿进给量等工艺参数对微细切削力的影响规律,以优化加工参数,提高微铣削的加工效率和加工精度。     

SiCp/Al复合材料薄壁件高速正交车铣切削力的仿真研究

把正交车铣方法应用到复合材料薄壁件的加工中,使用ABAQUS有限元仿真软件,建立了Si Cp/Al复合材料车铣薄壁件的仿真模型,通过高速正交车铣仿真实验研究了切削速度、工件转速、进给量和切削深度对切削力的影响规律。仿真实验得出切削深度对切削力影响最大,随切削深度的增加车铣切削力明显增大,因此该因素的参数选择在切削加工中应着重考虑;而其它三个因素对切削力的影响次之且影响程度相当,切削力变化趋势一致,都是随各因素参数增加而略有增大。     

车铣加工细长轴的振动特性分析

应用正交车铣可以实现细长轴等弱刚度零件的高速和精密切削加工,可作为传统车削加工的替代加工方法。针对细长轴类零件的正交车铣加工,建立了考虑刀具—刀柄—主轴结合面的电主轴以及不同装夹下的工艺系统的有限元模型,并对不同切削参数以及不同装夹方式下的铣刀系统、工件以及工艺系统的幅频特性进行了分析。同时,对比研究了在车铣和车削加工条件下工艺系统的幅频特性,研究表明:在不同装夹方式下车铣加工较车削加工的振动特性有很大改善,研究结果为细长轴类零件的正交车铣加工应用打下理论基础。     

正交车铣细长轴的切削稳定性研究

为解决传统车削细长轴类工件时易出现振动、变形、加工质量不易控制等难题,应用正交车铣加工技术,由于其独特的切削运动,使其成为了细长轴等弱刚度工件切削加工的良好解决方案。建立了考虑刀具-刀柄-主轴结合面的电主轴以及不同装夹下的工件的有限元模型,并对其进行了频率响应分析。运用半功率点法对动力学参数拾取并进行计算,对不同装夹方式以及切削参数下的极限切削深度进行了分析。以车铣切削振动系统传递函数为基础,建立了正交车铣细长轴的切削深度计算模型。研究表明,正交车铣细长轴的极限切削深度随进给量的增大而减小,随铣刀半径的增大而增大,为实现细长轴类工件的车铣加工应用打下理论基础。     

正交车铣细长杆的动力学分析

根据等截面梁横向振动理论,建立了正交车铣加工细长杆的动力学模型,并根据车铣切削力的特点,建立了切削力的简化模型。分析了强迫振动的动力学响应以及振动过程中切削厚度变化对强迫振动的影响,并利用Matlab软件对其进行了模拟。模拟结果表明,在正交车铣加工细长杆过程中,振动系统可以对强迫振动起到一定的抑制作用。     

微细铣削的切削仿真与实验

利用金属切削仿真软件Advant Edge对AL6061-T6和STEEL1018两种材料的微细铣削开展有限元仿真模拟,揭示微细铣削中的切削力、切削温度等变化规律,利用切屑的形成过程和切削分力Fx、Fy的不同变化规律,分析了最小切削厚度值。通过两种材料切削比能的变化,分析了微细铣削中存在的切削尺度效应现象。开展了微细铣削槽加工实验,分析了槽铣的加工表面形貌和切削力,为微细铣削工艺参数的优化提供依据。     

微细轴切削加工特性分析

分别采用传统的车削方法和先进的车铣方法进行微细轴的切削加工试验,从切削方式、切削速度、切削力等9个方面对两种切削方法进行了比较。试验结果表明,车铣技术更适合于微细轴类零件的加工,它在改善微小型零件的切削状态、实现高速切削、降低切削力、延长刀具寿命、保证零件加工质量、提高加工效率等方面都具有明显优势,只要合理匹配车削主轴与铣削主轴的转速比,同时合理辅以其他切削用量,就可以加工出理想的微小型零件。     

切削温度对微细切削加工影响的有限元分析研究

建立微细切削仿真模型,对二维正交切削加工过程进行了热力耦合有限元数值分析,采用有限元模拟与微细切削加工实验验证相结合的方式,深入研究了切削温度对微细切削加工的影响,揭示了在高速、大切厚加工条件下,随着切削厚度的减小,刀—屑接触区切削温度降低,增加了材料的截切强度,从而引起材料的强化,导致单位切削力显著增加。     

基于车铣复合加工技术的微细丝杠切削研究

车铣复合加工技术能实现以铣代车或磨高速切削回转体零件。基于此技术的微细切削无论是在生产率还是在加工表面质量上,较其它加工技术而言,更适合于微细轴类零件和具有复杂型面的微小型零件的加工。通过微细车铣切削微细丝杠试验,从切削用量和加工质量及刀具磨损方面研究了车铣复合加工技术在解决微细丝杠加工中的应用。结果表明,基于车铣复合加工技术能够实现微细丝杠的高速切削。该技术非常适合于微细丝杠零件加工。     

正交车铣螺杆钻具数控加工的研究

对5LZ165螺杆钻具端面曲线进行了数学建模,在对内摆线建模的基础上求出了螺杆钻具端面曲线的极坐标方程.根据正交车铣加工原理,求出了正交车铣螺杆钻具时球头铣刀刀具中心轨迹的极坐标方程,利用宏程序进行数控编程,在Mazark车铣加工中心上实现了5LZ165螺杆钻具模型的加工.     

切削深度对微细轴类零件加工精度影响的实验研究

金属切削过程中，不同的切削参数对零件的加工精度影响是不同的。通过车铣和车削两种加工方法的对比，重点研究了切削深度对微细轴类零件加工精度的影响问题。通过对实验结果的分析显示，车铣加工和车削加工微细轴时切削深度的变化对加工精度的影响很小，一般情况下可以忽略。     

微细车铣机床的动态特性仿真分析

微细车铣切削技术无论是在生产率还是在加工表面质量上,较其它加工技术而言,更适合于微细轴类零件和具有复杂型面的微小型零件的加工。本文在对已完成的WCX-1型微细车铣机床机械结构设计基础上,基于ADAMS和UG软件,针对WCX-1型微细车铣机床进行了整机的动态特性仿真分析,预测机床的动态性能和实现优化设计,为微细车铣机床的动态优化设计提供了重要的参考依据。     

正交车铣偏心加工三维颤振稳定性的研究

针对正交车铣复杂运动产生变深度、变厚度的切削特性,基于其加工原理采用解析法提出三维颤振稳定域的理论模型.在模态试验基础上,仿真分析正交车铣偏心加工颤振稳定域叶瓣图,结果表明正交车铣加工产生颤振的条件除了与铣刀几何形状和啮合条件、机床结构的频响应函数、工件材料特性等有关外,主要与铣刀轴转速和切削深度密切相关.在正交车铣切削颤振稳定域试验过程中,切削力频谱分析的结果表明:当刀齿切入频率在力频谱中起主导作用时,切削过程是无颤振和稳定的;当系统结构模态频率在力频谱中起主导作用时,将产生颤振并测得切削力和表面粗糙度值都大于或高于无颤振情况.因此该理论模型及仿真结果可以有效预测正交车铣偏心加工颤振稳定性,为其加工表面质量和加工效率提供理论指导.     

NAK80模具钢铣削加工过程中切削力系数识别

在铣削加工过程中,切削力系数会影响加工表面质量和切削参数的选择。为了得到NAK80模具钢铣削加工切削力系数,建立了适应多种工况下的铣削力系数经验模型,通过正交铣削实验分析了立铣NAK80模具钢时各切削参数对三向铣削力系数的影响规律,并采用偏最小二乘法对铣削力系数的二次多项式经验模型进行识别。利用已建立的切削力模型和得到的铣削力系数对一组切削参数下的铣削力进行仿真分析,得出结果与实际实验对比吻合,验证铣削力模型的正确性。     

弱刚性超高强度铝合金零件精密切削试验研究

通过金刚石刀具精密车削弱刚性超高强度铝合金零件的切削试验，获得试验的切削力数据，建立了切削力的经验模型，同时利用有限元软件分析零件的加工变形。经检测，计算变形量与实际情况基本一致。结合有限元模型和切削力经验模型优化零件的加工参数，并对零件夹紧方式进行改进，提高了加工精度。     

基于弹塑性平面应变力学原理的新型直角铣削实验设计

根据弹塑性平面应变力学原理设计了直角铣削实验,研制出专用实验装置,研究了切削力在加工坐标系和测量坐标系之间的数学变换、单位切削力计算以及切削刃尺寸效应等实验内容和细节,总结出了正交铣削实验设计和测试原则。以航空铝合金材料为对象进行直角铣削力测试,通过与切削理论公示计算结果比较验证了直角铣削实验设计的可靠性。将该直角铣削实验在计算切屑与前刀面摩擦系数和验证正交切削有限元模型方面进行了应用。本文设计的直角铣削实验将为深入研究变厚度铣削加工机理和铣削加工建模仿真提供实验技术支持。     

本刊2013年第2期要目预告

基于有限元的平压装置分析及优化拐角高速铣削切削力正交试验研究微细电火花加工圆柱电极的损耗研究利用LS-DYNA的微尺度球面-平面接触模型力     

基于MATLAB的微细铣削加工测试系统开发

由于微细铣削加工技术可以弥补微机电系统在微小零件加工中的不足,微细铣削加工机床的研制日益被重视.以正在研制的微细铣削机床为实验环境,开发了基于MATLAB软件平台的微细铣削加工测试系统(异于传统的测试系统),可以监测铣削加工中的切削力、切削温度和切削颤振等.介绍了美国仪器(National Instrument,NI)公司的数据采集设备(N19233)在MATLAB中的使用,以及应用MATLAB进行数据的分析和处理,最后通过监测机床振动的实验分析了微细铣削机床x轴的性能,为深入研究微细铣削加工机理奠定了基础.     

无偏心正交车铣理论切削力

为了深入研究无偏心正交车铣加工的切削过程,针对无偏心正交车铣加工变厚度、变深度切削的特点,把切削刃划分为圆周刃和端面刃两部分,分别以其瞬时切削面积为主要研究对象构建了计算各自瞬时切削力的数学模型,并通过数学模型对其瞬时切削力的变化进行了仿真。结果表明,无偏心正交车铣为多参数影响下的变切削力加工,圆周刃、端面刃在切削过程中都发挥重要作用,瞬时切削力的最大值由二者共同决定,但圆周刃上的切削力明显大于端面刃。圆周刃、端面刃几乎同时切入、切出工件,在一次完整的切削过程中圆周刃上的瞬时切削力发生一次突变,端面刃上的瞬时切削力则无突变发生。     

高速铣削1Cr18Ni9不锈钢切削力建模及实验分析

采用多因素正交实验法,在五轴高速加工中心上,进行了高速铣削1Cr18Ni9不锈钢的实验。基于概率统计和回归分析原理,对回归方程进行了显著性检验,并建立了1Cr18Ni9不锈钢的切削力经验模型。通过分析正交实验直观图,研究了切削参数对切削力的影响。