铣削力模型的频域特性研究

根据铣刀刀齿渐进磨损过程中切削力信号的变化特点 ,分析了切削力与刀齿后刀面磨损带面积 (AVB)间模型的频域统计特性 ,提取了反映刀具磨损状态的频域统计原始特征参数并进行了相关试验研究     

面向加工特征的小直径螺旋球头立铣刀切削力模型

在Bayoum i的广义螺旋铣刀几何模型基础上,建立了小直径螺旋球头铣刀的刀具前刀面几何模型和切削力模型;通过将特征概念引入数控加工过程,提出了球头刀加工时的“爬坡”与“下坡”等加工特征的切削力模型求解方法;最后通过实验对比验证了刀具切削力模型的有效性。     

球头铣刀切削力模型的研究进展

综合评述了国内外对球头铣刀切削力模型的研究成果及发展动态,重点介绍了球头铣刀铣削力的经验系数建模、理论建模和自动化加工铣削力建模方法。     

A Cutting Force Model for a Waved-Edge End Milling Cutter

This paper presents a model for predicting the cutting forces for waved-edge milling cutters that are widely used in rough machining. The development of the model is based on the analysis of the complicated cutting edge of waved-edge cutter. According to the existing local cutting force model and from the relationship of local cutting force and chip load, local cutting force can be derived. Then the model is obtained by dividing the cutter into a number of differential elements in the axial direction and summarising the resultant cutting force produced by each differential cutter disc engaged in the cut. A numerical algorithm is introduced for the calculation of total force and the calibration of the relevant parameters in the model. A series of experiments under different cutting conditions are conducted to confirm the validity of the developed model. The agreement between the experimental and simulative results is satisfactory, which shows that the model is effective for cutting force prediction in end milling with waved-edge cutters. ID="A1"Correspondance and offprint requests to: Prof. L. Zheng, Institute of Manufacturing Engineering, Department of Precision Instruments and Mechanology, Tsinghua University, Beijing, 100084, P. R. China. E-mail: lzheng@tsinghua.edu.cn     

自由切削阶梯端铣刀铣削力试验研究

在传统阶梯端铣刀大平面铣削加工中,能采用较大的切削深度、进给速度和较高的铣削速度以提高铣削效率,但切削深度不能大于刀片边长的2/3,刀具耐用度和生产率较低。本文介绍了一种自由切削阶梯端铣刀的基本理论,每齿进给量和切削深度较大,能有效提高加工效率。通过铣削力试验,证明该自由切削阶梯端铣刀的铣削力比传统端铣刀低30%以上,刀具耐用度提高。     

一种螺旋刃球头铣刀的动态铣削力模型

针对高速铣削中广泛应用的螺旋刃球头铣刀建立刀具微元的铣削力模型,给出了瞬时切削厚度的计算方法,通过积分得出了一种新的整体铣削力模型。该模型考虑了动态铣削时刀杆振动对铣削力的影响,实验数据与仿真结果吻合较好,验证了该模型的正确性。     

微细立铣削的切削力试验研究

基于直槽的微细立铣削试验,分析了微细铣削力的基本特征,研究了铣削参数对静态和动态铣削力的影响规律。结果表明:与常规尺度立铣削不同,微细立铣削的动态铣削力均大于静态铣削力;直槽微铣削时,进给方向上的静态铣削力和动态铣削力均大于槽宽方向;三个铣削参数对铣削力有着不同的影响规律。     

基于斜角切削理论的钛合金螺旋铣孔切削力建模

通过分析螺旋铣孔的加工原理和计算加工过程中的运动向量,结合侧刃和底刃对切削力的影响,建立了螺旋铣孔过程的切削力解析模型。提出了基于斜角切削的切削力系数辨识方法,并根据斜角切削过程几何关系推导出摩擦角、剪切角、剪切应力的约束方程。开展切削力系数辨识试验和钛合金螺旋铣孔试验对仿真值进行验证,结果表明,切削力的仿真值与试验值误差较小,平均误差为9.55%,从而验证了斜角切削系数辨识方法的有效性和切削力模型的正确性。     

球头铣刀铣削模式与切削性能的计算机辅助预报

讨论并建立了球头铣刀切削几何参数数学模型和铣削过程中切削力、扭矩及切削功率计算机预报数学模型。分析了球头铣刀的铣削模式和铣削中刀具一工件的干涉过程。以车削斜角切削数据库为基础，实现了平面前刀面球头铣刀铣削性能的计算机预报，并通过数值模拟和切削实验对所建立的数学模型进行了验证。     

平头螺旋刃立铣刀切削力预报模型的建立与数值仿真(一)——刀具几何参数对铣削力的影响

铣削力对刀具变形、工件变形、刀具寿命、加工表面质最均有重要影响,是计算切削功率,设计和使用机床、刀具、夹具和优化加工工艺不可缺少的依据,并直接影响切削热的产生.由于缺乏精确的切削力信息,在生产车间实际加工中通常采用较保守的加工条件,致使加上效率降低和生产成本提高.因此建立可靠的切削力预报模型,在实际加工之前预测出切削力...     

球头铣刀切削力计算机预报模型的数值仿真

借助建立的铣刀切削力、扭矩和切削功率的计算机预报模型 ,对平前刀面球头铣刀的切削性能进行了数值仿真研究 ;通过分析各种切削参数对切削性能的影响规律 ,获得了不同切削条件下球头铣刀切削力和扭矩的特征和变化趋势     

基于刀具跳动的环形铣刀切削厚度模型的切削力计算

数控铣削过程中,切削变形引起的瞬时切削厚度是影响铣削加工切削力建模的重要参数之一,针对环形铣刀的切削特点,在考虑刀具跳动的情况下,对真实刀刃轨迹运动进行分析。将微细铣削的加工过程用宏观铣削来表示,从而建立了基于宏观铣削过程中刀具跳动下精密加工的瞬时切削厚度。通过仿真模拟和切削力试验来预测切削力,预测结果和试验结果具有一致性,表明该模型可以更好的预测加工过程中的切削力。     

基于切削电流系数的铣刀磨损状态监测

基于切削力系数的铣刀磨损状态监测方法提出了与切削参数独立的刀具磨损指标。由于存在干扰机床正常加工、实时性不佳、传感器安装不便和成本过高等问题,限制了其在实际工业环境中的应用。针对上述问题,结合切削力与主轴电流的关系,提出一种基于主轴切削电流系数的铣刀磨损状态监测方法。首先,融合切削力系数和主轴电流的优点,建立铣削电流模型;其次,根据切削电流模型进行切削电流系数辨识,记录新刀状态下切削系数;然后,使用切削系数实时估计相同加工工况下新刀切削电流,监测实际切削电流偏离估计值的程度,判断铣刀磨损状态;最后,通过实验与力信号对比验证该方法的正确性。实验结果表明,该方法可以替代基于切削力系数的磨损状态监测方法,能有效、实时、无干扰、便利和低成本地识别新刀、正常和严重3种磨损状态。     

CFRP及叠层结构螺旋铣孔专用刀具切削性能评价

碳纤维增强复合材料(CFRP)及由钛合金Ti-6Al-4V和CFRP组成的金属复合材料叠层结构广泛应用于现代航空工业。大型客机结构件之间主要通过铆接和高锁螺栓连接,根据波音与空客公司发布的数据显示,最新一代B787与A380上装配孔的数量已超百万,装配过程中的制孔效率与质量直接决定了客机整体装配效率及关键结构件的疲劳寿命,从而间接影响了客机的生产成本以及飞行可靠性。随着飞机数字化装配的快速发展,传统的钻孔工艺会产生很多加工缺陷,工序复杂,加工孔质量不能满足要求,因此,有必要优化制孔工艺,设计新型专用刀具。本文通过研究螺旋铣孔运动学特性,分析螺旋铣孔的工艺特点,设计了一种新型螺旋铣孔专用刀具,并以加工过程的轴向切削力、出入口加工质量以及刀具磨损为评价指标,验证该新型专用刀具的切削性能。结果表明,专用刀具在干切削条件下能够实现复材孔无分层、钛合金孔无毛刺加工,大幅提高刀具寿命,解决了传统立铣刀对CFRP及CFRP/钛合金叠层结构进行螺旋铣孔时刀具寿命低、加工质量差等问题。     

正交试验在PCBN刀具铣削HT200的应用

应用正交试验法,研究PCBN刀具的铣削灰铸铁HT200时铣削用量对刀具耐用度的影响,建立了PCBN刀具耐用度和切削用量的刀具寿命公式,公式表明,切削速度是影响刀具寿命的最主要因素,进给量次之,背吃刀量影响最小。     

新型TiAlN涂层铣刀的高速切削性能

分析了新型TiAlN涂层铣刀的高速切削性能 ,介绍了圆弧铣槽和螺旋铣孔两种高效铣削方法。     

PCBN刀具端面铣削淬火钢的铣削力研究

通过试验分别研究了铣削用量、刀具几何参数、工件材料硬度、刀具磨损情况和PCBN材料的晶粒粒度对铣削力的影响，得出了铣削力的经验公式，并提出了降低铣削力的具体途径。     

变螺旋铣刀铣削力系数识别试验研究

基于变螺旋铣削模型,采用快速标定法,建立了变螺旋铣刀铣削力系数模型。对变螺旋铣刀铣削力系数识别进行了实验研究,在所给定的条件下获得了变螺旋铣刀铣削力系数。试验结果为后续铣削力实验的设计和数据处理提供了理论依据。     

立铣刀渐进磨损过程中主电机功率信号的时域特性研究

根据立铣刀刀齿渐进磨损过程中主轴电机功率信号的变化特点 ,分析了主轴电机功率与刀齿后刀面磨损带面积 (AVB)间模型的时域统计特性 ,提取了反映刀具磨损状态的时域统计特征参数。相关试验证明了研究结果的正确性。     

Dynamic Force Modelling for a Ball-End Milling Cutter Based on the Merchant Oblique Cutting Theory

A new dynamic force model for a ball-end milling cutter is presented in this paper. Based on the principle of the power remaining constant in cuts, the Merchant oblique cutting theory has been successfully used for the differential cutting edge segment of a ball-end milling cutter. A concise method for characterising the relationship of the complex geometry of a ball-end milling cutter and the milling process variables is determined, so that the force coefficients can be decomposed. The geometric property of a ball-end milling cutter and the dynamics of the milling process are integrated into the general model to eliminate the need for the experimental calibration of each cutter geometry and milling process variable. The milling experiments prove that this model can predict accurately the cutting forces in three Cartesian directions.