车削粗糙表面的特征解耦与形貌仿真

结合机床运动学与切削理论,对车削加工过程中表面形貌的影响因素进行了归类概括。基于复杂叠加信号解耦的思想,针对已加工成型的车削表面,采用频谱分析将形貌信号按照波长关系进行划分,得到加工因素对各波段信号幅值的影响规律。解决了直接分析多种加工因素耦合所引起考虑参数缺失与复杂信号分量叠加无法直接解耦的难题。针对相对精细的粗糙表面信号直接提取难度大的特点,按照加工表面粗糙度数值的大小,将粗糙表面划分为粗糙与精细两种类型。从幅值梯度较大,相对粗糙的加工表面形貌成分提取入手,得到各加工成分信息对实际形貌的影响规律。采用相应信号成分对各加工因素信号成分进行代替,实现粗糙表面形貌的提取与仿真。继而将分析得到的信号成分影响规律应用于相对精细粗糙表面信号的分析,最终实现从粗糙表面信号到精细表面信号成分的表征与解耦,为相对精细粗糙表面形貌的预测与仿真提供一种新的方法与思路。最后,结合表面信号特征提取的结果,实现了对车削粗糙表面形貌的仿真,为车削加工表面形貌的预测与车削粗糙表面接触分析提供了实用性的数字模型。     

车削真实粗糙表面的弹塑性接触有限元分析

目前表面模型主要以统计数学方法和分形方法居多,不能真实的反应表面特征.通过Wyko NT1100形貌测量仪获得车削表面的形貌数据,利用最小二乘法对Bad点和噪声点进行拟合插值处理,然后通过逆向建模得到真实粗糙表面模型,运用有限元方法,研究了弹性阶段和弹塑性阶段无量纲化接触面积和位移随无量纲化载荷的变化关系.结果表明:利用测量数据格式与CATIA V5之间联系,可以建立真实粗糙表面的模型;在弹性接触阶段,无量纲化接触面积和位移与无量纲化载荷之间近似成线性关系;而在弹塑性接触阶段,当弹塑性切向模量Et较大时,无量纲化接触面积和位移与无量纲化载荷之间才近似成线性关系.当载荷一定时,Et越小,接触面积和位移越大,对于一定接触面积和位移的载荷也越大.     

小波变换在粗糙表面几何形貌表征中的应用

粗糙表面几何形貌对于表面特性如摩擦、磨损、润滑、腐蚀疲劳等具有重大的影响,表面几何形貌能否及时准确地被表征具有重要的工程意义．简要叙述小波变换的特点,重点介绍目前小波变换在表面粗糙度评定、表面形貌分离与重构以及表面形貌分形维数提取等方面的应用,提出了目前小波变换在表面几何形貌表征中存在的不足,以及今后小波技术在表面形貌中发展的新趋势．     

基于灰度共生矩阵的粗糙表面几何形貌相似性研究

在加工工艺相同的条件下获得待分析表面试样;通过三维表面形貌仪测量获取粗糙表面的几何形貌数据,基于小波变换的方法实现表面形貌的多尺度分解,并滤除基准面;通过灰度共生矩阵方法,计算表面的二阶距/能量、熵、对比度、均匀度四个特征值,进行粗糙表面几何形貌特征值的分析和比较。经小波分析及灰度共生矩阵计算后可知,相同加工参数下的原始表面及各尺度下表面几何形貌的二阶矩/能量、熵、对比度和均匀度都具有很高的相似性,且最大误差<10%。通过试验数据得出:在相同的加工方法及相同加工参数下获得的粗糙表面,其几何形貌在各个尺度之下都具有很高的相似性,为同类型表面的计算机建模及后续分析提供了依据。     

车削表面的滚压加工

滚压加工是一种对机械零件表面进行光整和强化加工的工艺。在车床上应用滚压工具在工件表面上作相对滚动,施加一定压力,强行滚压,使金属表层产生塑性变形,修整工件表面的微观几何形状,降低表面粗糙度,同时提高工件的表面硬度、耐磨性和抗疲劳强度。这种方法主要用于大型轴     

基于小波的零件表面微观形貌多尺度重构

采用激光测量仪对车削机加工零件表面进行测量,获得零件亚纳米级的微观形貌数据,利用小波分析分时分频精细表达以及多分辨率分析的特点,建立粗糙表面多尺度重构模型,对基于真实测量数据的微观表面进行宏微观重构,并提出在不同尺度上提取粗糙表面的微凸体以精简数据的方法,从而实现在MATLAB和Pro/E中的微观表面建模仿真。提取的低频成分为零件表面二维和三维评定提供了基准,不同尺度上微观粗糙表面的重构为在不同精密等级上分析机加工工艺对零件表面粗糙度的影响提供了方法,Pro/E中重构的表面为有限元分析零件宏微观几何形貌与摩擦、润滑和密封的关联机制提供了几何模型。     

超精密车削表面三维形貌的形成及加工影响因素分析

全面分析了超精密加工表面形貌及其特征的形成，认为它是实际粗糙度表面、波纹度表面和几何形状特征表面的叠加。基于机床工艺系统和加工过程，详细分析了超精密车削表面三维形貌的加工影响因素，认为刀具几何开头、进给量和切削深度影响理想粗糙度表面的形成，工件材料特性和刀具与工件间相对振动影响实际粗糙度表面和波纹度表面的形成，加工进给运动误差影响几何形状特征表面的形成。     

结合小波分析和分水岭分割法的微观表面形貌分析方法

为了实现微观表面粗糙峰特征参数的获取,提出了一种结合小波分析和分水岭分割法的微观表面形貌分析方法。该方法用小波分析从原始表面形貌数据中提取反映表面粗糙度的数据,然后用分水岭分割法对粗糙度数据进行粗糙峰分割,再通过曲面拟合获得表征每个粗糙峰的参数,最后通过统计得到整个粗糙表面的特征参数。将该方法用于分析玻璃微球的微观表面粗糙峰特征参数,获得了与传统方法接近的结果。     

虚拟数控车削表面形貌的仿真与表面粗糙度预测

在国内外各种研究工作的基础上,综合考虑影响表面轮廓形成的各种相关因素,提出矢量叠加和参数动态修正两种方法相结合而建立加工表面轮廓的模型,从而解决了全方位、真实预测数控车削表面粗糙度这一技术难题。阐述了应用VC 6.0和OpenGL建立其不规则表面轮廓的关键技术。     

表面粗糙度提取的小波频谱法

提出了表面粗糙度的提取新方法。用小波分析方法确定２维轮廓粗糙度评定基准线和３维表面粗糙度评定基准面,能精确地把表面粗糙度与表面其他成分分离,从而提取表面粗糙度。与传统表面粗糙度提取方法比较,此方法评定精度高,实现方便。     

基于ANSYS的真实粗糙表面微观接触分析

基于材料弹塑性变形理论,采用激光测量仪测取零件表面微观形貌数据,使用小波对测量数据进行处理,提取不同层次的粗糙度,利用有限元分析软件ANSYS及其APDL工具,建立真实粗糙表面不同尺度上的微观接触参数化有限元模型,仿真分析了粗糙表面接触的弹塑性变形全过程。提出了基于ANSYS重启动分析、网格重划的多载荷步求解算法,以解决有限元微观接触分析过程中的网格畸变问题。通过通用后处理模块/POST1,提取了有限元分析结果文件中的真实接触面积、接触载荷、接触微凸体个数等接触参数,分析了多种不同粗糙度表面相互接触时接触参数的关系,以及不同尺度的粗糙面对接触参数的影响,为研究结合面的接触机理和连接性能提供了方法。     

粗糙表面形貌参数对润滑特性的影响

在考虑粗糙度效应、时变效应、温升效应和润滑剂非牛顿特性的基础上,采用直接迭代法、逐排扫描法求解润滑方程组和温度控制方程,通过一定的数值计算．探讨了粗糙表面形貌参数对润滑特性的影响。     

双密度小波在表面形貌信号分离中的应用

小波的时频分析特性,使其在表面功能评定中克服了传统滤波方法的缺陷,可以合理实用地评定表面,但现有的小波模型中存在着滤波结果与测量原始数据的起始采样点位置有关的缺点,为此提出了一种双密度小波变换的表面形貌分离的新方法,用于工程表面的分析,实现了对表面特征平移不变的提取,提高了分离粗糙度、波度等频率成分的准确性。     

基于小波变换的三维粗糙表面分形维数计算方法

基于小波变换提出一种三维粗糙表面分形维数的计算方法。该方法采用小波变换对三维表面形貌数据进行多尺度分解,通过对不同分解尺度下小波系数平方的均值进行函数拟合,继而得到粗糙表面的三维分形维数。为验证提出的方法的正确性与准确性,采用已知参数构建三维分形表面,对不同方法下分形维数的计算结果进行对比分析。对比结果显示,相比原始盒维数法与差分盒维数法,采用提出的小波变换法计算得到的分形维数误差更小。特别是在小波变换过程中选用sym4小波基函数时,分形维数的计算误差最小,误差能够控制在2%以内。将提出的方法应用于磨削表面分形维数的计算,得到了不同粗糙度下磨削表面的分形维数,进而验证了该方法的实用性。提出的方法能够更加精确地计算三维粗糙表面的分形维数,为粗糙表面分形接触模型的构建提供了参数基础。     

非圆表面的车削

非圆表面的加工原理是毛坯绕几何轴线旋转,而刀具以高于毛坯旋转几倍的频率作径向往复运动或摆动运动。此种加工方式不仅直接在车床上加工,而且可在有机械手装置的专用机床上加工,这些专用机床还可加工正弦曲面以及其它成形面。由于非圆表面加工使系统产生较大的交变载荷,所以,只宜在修理或小批量生产的情况下使用。在图1中,车削非圆表面需有两个主运动B_1、B_2和刀具的进给运动S。具有转数n_1的B_1是工件绕其几何轴线2运动,而具有转速n_2的B_2是轴线2绕轴线3运动。B_1和B_2就是围绕着相距为e的平行轴线旋转而     

工件表面三维形貌建模与仿真分析

提出一种描述外圆车削加工表面三维形貌的建模方法.考虑刀尖圆弧半径、进给速度以及刀具一工件之间的相对振动等因素,并通过Matlab软件进行仿真,直观地反映出零件表面的三维形貌的变化情况.     

变截面涡旋盘双正交小波频谱表面降噪与重构

为了获取真实的变截面涡旋盘表面形貌特征信息,必须去除试样制备及数据采集过程中产生的噪声信号并进行形貌重构.利用Talysurf CLI1000三维形貌测量仪提取变截面涡旋盘两处试样的表面形貌数据,基于小波降噪理论,通过计算降噪前后表面信号的能量比PER、标准差ERR以及相关系数r等参数,选择双正交小波系bior6.8对...     

表面形貌评定的B样条小波基准线的实现

随着科学技术的发展,对工件的表面精度提出了更高的要求。表面形貌特征在很大程度上影响了工件的技术性能和使用功能。近年来,国内外对表面形貌特征进行了大量的研究,制定了相关的标准。但是仍然存在一些不确定性和模糊性。文中针对高斯滤波器存在边界效应和对缺陷表面产生形变的不足,提出了一种B样条小波获取表面形貌功能评定基准线的方法。首先建立表面形貌的数学模型,采用小波分析的分解与重构原理,实现了表面形貌的数学模型的小波构建。最后根据小波变换的定义,用B样条函数构造出B样条小波函数,并将其应用于表面形貌的分析,从而实现了表面轮廓与基准线的分离。通过实例对比分析,该方法要优于高斯滤波获取基准线的方法。B样条小波分离法不仅消除了边界效应,而且消除了表面异常值高斯基准线的变形。     

外圆车削表面纹理建模与仿真分析

提出了一种描述外圆车削加工表面纹理的建模方法，考虑刀尖圆弧半径、进给速度以及刀具一工件之间的相对振动等因素，并通过Matlab软件进行仿真，直观地反映出零件表面纹理的变化规律。