改进人工蜂群在三维椭圆振动切削颤振抑制中的应用

针对三维椭圆振动切削在精密光学元件加工过程中颤振会降低光学元件加工质量的问题,对3D-EVC过程中的颤振进行研究。抑制颤振可看作切削参数的优化问题,即利用智能优化算法寻优获得最佳切削参数以满足颤振抑制参数的要求。为此提出一种改进的人工蜂群算法,应用于三维椭圆振动切削加工过程中以进行切削参数的优化,从而抑制切削过程中的颤振现象。并且将蜜蜂进化策略同粒子群算法中算子移动的"认知"和"社会"两部分进行结合,通过引入惯性权重来提高全局最优解的搜索能力及收敛性能;并且建立了刀触点振动幅值、切削深度、进给量及主轴转速之间的数学模型,最后应用改进人工蜂群(PABC)算法对理论模型进行参数优化;实验结果显示,通过参数优化后,刀尖点振动幅值显著下降,且工件表面粗糙度降低了70%。验证了利用该方法对3D-EVC过程中颤振现象进行抑制的有效性。     

不分离型超声椭圆振动切削试验研究

超声椭圆振动切削在分离切削区能够有效地降低切削力、抑制加工过程颤振、提高零件表面加工质量和延长刀具的使用寿命,为此已成功地应用于精密和超精密加工领域.为更充分发挥超声椭圆振动切削技术的优势,拓宽其应用领域,在深入分析椭圆振动切削过程和表面微观形貌形成机理的基础上,通过具体的切削试验验证超声椭圆振动切削在不分离区仍然具有降低切削力、抑制加工颤振、降低已加工表面粗糙度等优势特性.同时,不分离型超声椭圆振动切削的加工效率是分离型椭圆振动切削的2～3倍,进一步提高超声椭圆振动切削的加工效率.但是,这些特性在不分离切削区随着速度系数的增加而逐渐减弱,当速度系数大于3以后,这些切削优势特性基本消失.     

基于EMD和SVM的缸盖加工颤振在线检测

切削载荷下加工系统的颤振现象直接影响加工过程的效率和性能。本文介绍了一种基于经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)的机床刀具颤振分析方法。通过对机床主轴的振动信号进行综合分析,并对异常颤振信号进行EMD分解以获得本征模函数,采用Hilbert变换得到其包络信号,计算包络谱,提取噪声信号的特征频率,对特征频率进行支持向量机(Support Vector Machine,SVM)颤振判别学习,通过现场信号验证,证明该方法能有效检测加工颤振。     

切削颤振监测的小波参数估计法

金属切削时产生的振动信号具有独立于尺度和随机的特征,与1/f过程相似,用1/f过程功率谱中的指数γ作为 特征量,可以用来检测切削颤振的发生。试验表明,切削颤振的产生伴随着参数γ的急剧改变。提出一种新的用于估计 γ的基于小波的最小二乘算法。与极大似然估计法相比,它具有更广的适用性。     

切削颤振监测的小波参数估计法

金属切削时的振动信号具有独立于尺度和随机的特征，与1／f过程相似。用1／f过程功率谱中的指数γ作为特征量可以用来检测颤振的发生。实验表明，切削颤振的产生伴随着参数γ的急剧的改变。本文提出了一种新的用于估计γ的基于小波的最小二乘算法。与极大似然估计法相比，它具有更广的适用性。通过实验结果对比可以看出，用γ的相对变化量作为特征量更为合适。     

离散隐马尔可夫模型在颤振预报中的应用研究

对于切削过程中颤振孕育的动态模式,提出了基于离散隐马尔可夫模型(DHMM)的模式识别理论预报颤振的新方法。首先对切削过程的振动信号进行FFT特征提取,然后利用自组织特征映射(SOM)神经网络对提取的特征矢量进行冗余信息压缩与预分类编码;再根据多变量DHMM建模理论,对切削颤振孕育的各种过程模式建立相应的DHMM,把矢量编码作为观测序列引入到DHMM中进行机器学习、训练;最后将观测序列引入到DHMM中进行颤振孕育的概率识别尝试。实验表明,该方法对颤振孕育过程识别是十分有效的,颤振预报正确率达93.3%。     

切削颤振抑制的实验研究

切削颤振抑制试验是在CA616车床上进行的,通过以超磁致伸缩致动器为执行元件的微位移刀架产生振动切削所需要的振动源,并利用振动与动态分析采集系统对实验过程中的数据进行采集和处理。在实验过程中,通过对比相同条件下切削颤振和振动切削的线性谱以及在实验过程中的有关现象,证明采用超磁致伸缩致动器为执行元件的振动切削系统能有效地抑制切削颤振。     

激光超声复合加工硬质合金的切削特性研究

研究了激光加热与超声椭圆振动复合切削条件下,使用CBN(立方氮化硼)刀具对硬质合金材料进行精密加工的切削特性。利用有限元仿真,分析硬质合金材料在普通切削、一维超声振动切削、超声椭圆振动切削与激光超声复合切削4种切削方式下的切削力变化特征。采用超精密车床与YAG激光器、自主研发的超声振动装置等辅助设备,实验研究了激光超声复合精密加工硬质合金的切削特性。通过一系列的对比实验,分析切削参数,如切削速度、切削厚度,对切削力的影响规律。仿真与实验结果表明,由于加工材料的软化和断续切削,激光超声复合辅助加工显著地降低了切削力,硬质合金的切削加工性能得到显著改善,通过工艺参数的优化,可以实现硬质合金的精密加工。     

基于有限元分析的滚齿SLD构建

针对稳定性耳垂线图(SLD)应用于滚齿颤振预测时存在动力学参数获取困难、切削深度难以确定等问题,建立了考虑滚刀刀杆柔性的三维滚齿系统动力学模型,通过滚刀极限切屑厚度与轴向进给量的关系计算滚齿系统动力学参数,并在此基础上绘制出滚齿SLD。设计了滚齿颤振实验方案,通过采集的实验数据分析平稳切削与颤振切削振动的特征量,确定颤振频率及颤振主体,证实了所建立的动力学模型及SLD的有效性。所提方法为滚齿工艺颤振预测、切削参数选取提供了一种新手段。     

基于变切削参数条件下的数控铣削振动控制实验研究

通过观察分析机床床身、工件表面及在机床切削点测得的振动信号,分析了数控铣削中的颤振现象.颤振随主轴转速S、进给速度Vf的增大,切削深度ap的减小而不易发生.实验结论为选择切削用量,减小切削振动指出了方向.