弯管外表面五轴数控铣削表面粗糙度仿真

根据核电主管道弯管外表面环形曲面难加工、表面质量不均匀的特殊性,考虑球头铣刀铣削加工弯管外表面质量的因素(几何因素)进行表面粗糙度数学建模,采用计算机模拟仿真的方法对模型的粗糙度进行分析。在五轴数控铣削情况下,进行路径规划,利用球头铣刀进行加工,通过设置不同工艺参数下的铣削加工条件进行实验验证。结果显示,实验结果与仿真结果具有较高的吻合度,模型输出表面粗糙度值Ra与实测值误差不超过14.6%,在误差允许范围内。该模型可信度高、可靠性强,为弯管外表面数控加工提供理论和实验依据。     

微细铣削表面形貌形成分析

基于最小切削厚度的概念,提出了微细铣削过程槽底表面几何形貌仿真模型。通过微细铣削表面形貌的仿真和表面粗糙度Ra值的计算以及微细铣削实验,对微细铣削表面粗糙度随着每齿进给量变化的规律进行了分析和描述。     

弯管内表面球头铣刀加工的铣削力预报

基于已经设计好的内置圆弧导轨弯管内表面专用加工装置,分析装置沿弯管引导线纵向进给,沿法向截面横向进给的加工原理以及内表面不同位置处形貌的凹凸不同,结合五轴加工中的刀具倾角改进了进给方向角模型,提出了一种适用于大长径比弯管内表面的铣削力建模方法,并采用MATLAB仿真计算了加工过程中的瞬时铣削力。选取与仿真加工同等工艺参数,在弯管内表面0°,90°,180°三个特殊位置处截取小块曲面进行了验证实验,实验测得的铣削力在极值和变化规律上都与预测得到的铣削力基本相符,铣削力极值误差在16%以内,证明了该铣削力模型的可靠性。该铣削力模型对弯管内表面专用加工装置的强度校核,结构优化,加工过程的工艺参数选择都有一定的指导意义。     

钛合金TC4高速铣削表面微观几何形貌仿真

通过几何微观形貌仿真,可以预测表面粗糙度,为优化铣削参数提供依据。建立了球头铣刀的数学模型,考虑了铣刀的倾斜方向、倾斜角度、进给方式、主轴的回转偏心、轴向窜动等因素对加工表面的影响,并开发了微观形貌的仿真算法。并通过对比试验数据,说明仿真的可行性。     

分形维数与铣削参数的模型关联及验证

基于工程粗糙表面的微观形貌具有统计自相似分形特征,将分形几何学运用于金属材料表面形貌研究。粗糙表面的分形参数与加工条件密切相关。铣削加工过程中,切削参数会影响表面分形维数和表面粗糙度,考察了分形维数和传统表面粗糙度参数之间的关系,分别建立铣削参数与表面分形维数和表面粗糙度之间关系模型,并采用实验进行验证。实验结果表明,铣削加工表面具有分形特征;铣削表面分形维数D基本不随切削速度增加而变化,但表面粗糙度Ra会随切削速度的增加而减小;表面粗糙度与加工进给量成正相关,分形维数先增大后减小,并存在临界点;分形维数D与表面粗糙度Ra呈幂指数关系;所建立模型合理。相关研究结果可以为提高工程表面的使用性能及降低成本提供参考。     

铣削加工表面完整性研究

大量的关键复杂零件采用多轴铣削加工,铣削加工表面完整性对零件的使用性能、寿命以及可靠性具有至关重要的作用。首先分析了表面完整性表征模型;其次介绍了铣削加工表面形貌特征的研究现状,给出了基于加工过程理论建模与仿真,实验分析以及智能算法对表面粗糙度的预测方法;再次介绍了基于铣削加工表面层物理力学性能的研究现状,针对表面残余应力、显微硬度以及微观结构等表面层物理力学性能评价指标,给出了实验分析和建模预测与控制方法;最后在分析当前存在问题的基础上,提出了数据驱动的铣削加工表面三维形貌预测方法和数据驱动的铣削加工表面残余应力预测方法的研究思路,有助于进一步开展铣削加工表面完整性研究。     

超精密车削表面微观形貌的几何建模与仿真研究

在综合考虑刀具几何参数，刀具振动和最小切削厚度等因素对已加工表面形貌影响的前提下编写了表面微观形貌的仿真程序，在仿真时把一个随机振动信号成功地叠加在理论表面粗糙度中。提出一种建立圆弧刃金刚石车刀超精密车削表面粗糙度模型的新方法。结果表明，仿真得到的表面微观形貌，能够比较正确地反映出超精密加工将要获得的表面轮廓。     

球头铣刀加工表面形貌仿真预测

根据表面形貌的定义,将球头铣刀加工表面分离为宏观的形状误差和微观的表面粗糙度两部分,综合运用几何建模和神经网络对表面形貌进行仿真预测。利用图形矩阵变换原理和矢量运算法则,推导出球头铣刀相对于工件的运动轨迹方程,建立了基于MATLAB软件的三维表面形貌仿真模型对形状误差进行预测。借助于MATLAB软件,通过反复训练建立了BP神经网络表面粗糙度预测模型。通过实验验证了仿真预测模型的准确性,表明所建立的模型具有有效的预测作用。     

超声铣削铝合金表面微观形貌实验分析

使用超声振动辅助铣削和普通铣削两种方式对7075铝合金进行加工,分别以转速、振幅、每齿进给量为变量设计单因素实验,使用超景深测试仪、白光衍射仪观测加工表面的形貌,对比不同加工方式和不同参数下工件表面的粗糙度值和微观形貌,对产生该形貌的原因以及该形貌的特征进行分析。实验表明:在相同转速和进给量条件下,使用较小超声振幅加工的工件,其表面粗糙度值低于普通铣削方式;超声振动辅助铣削方式会使工件表面产生均匀、整齐的鳞状网格结构;加工参数不同,造成表面形貌产生明显的差异。     

微铣削表面BEMD基准面的三维粗糙度参数研究

针对二维粗糙度评价微铣削表面不够合理、全面等问题,根据微铣削表面三维微观形貌结构特征,提出了一种基于二维经验模态分解算法(BEMD)的三维粗糙度参数体系。该体系采用BEMD算法获取三维粗糙度计算的评定基准面,通过数值模拟的微铣削表面选取适用于评价微铣削表面的三维粗糙度参数。研究结果表明,BEMD基准面能够作为三维粗糙度计算的基准面;与二维粗糙度相比,所选取的9个三维粗糙度参数能够更全面准确地反映微铣削表面的微观形貌特征。