基于密度函数的三维复杂槽型铣刀片物理场分析

以哈尔滨理工大学开发的波形刃(前刀面为波形曲面)铣刀片为例,在铣削力数学模型基础上,通过铣削力试验以及切屑与前刀面接触面积试验,建立了三维复杂槽型铣刀片前刀面的受力密度函数;基于该函数,对波形刃铣刀片进行了应力场分析。在铣削温度数学模型基础上,运用传热学理论,建立了波形刃铣刀片表面受热密度函数;基于该函数,对波形刃铣刀片进行了温度场分析。这些研究结果可为槽型优选技术的研究打下理论基础。     

基于BP神经网络的波形刃铣刀片模糊综合评判系统

针对波形刃铣刀片耦合场的非稳态特性,基于铣削温度和铣削力试验以及有限元分析,利用BP神经网络LM算法预测了铣刀片温度场和应力场;运用模糊数学理论,根据加工要求和专家分析,用VC++开发了波形刃铣刀片模糊综合评判系统。该系统可对多因素作用下的铣刀片温度场、应力场和耦合场的优劣进行评判,为铣刀片三维复杂槽型的重构提供依据。     

波形刃铣刀片的开发及其铣削力数学模型

在研究铣削机理和试验研究的基础上,开发了一种新型三维槽型铣刀片─—波形刃铣刀片,并在直线刃铣刀片(含大前角铣刀片)铣削力模型的基础上,建立了波形刃铣刀片铣削力模型,同时编制了计算机程序进行预测,为开发设计优选铣刀片槽型提供了理论依据。     

三维复杂槽型铣刀片粘结破损实验与槽型优选的研究

针对哈尔滨理工大学开发的三维复杂槽型波形刃铣刀片和平前刀面铣刀片,通过对耐热钢的面铣加工进行刀片粘结破损实验及槽型优选研究。首先,进行铣刀片三维温度场有限元分析,预测出波形刃铣刀片的抗粘结破损性能优良;其次,通过对温度场的模糊综合评判,预测了波形刃铣刀片的优越性能;最后,通过对难加工材料3Cr-1Mo-1/4V钢的面铣加工的实验研究,揭示了刀具粘结破损的实质,建立了铣削温度与前刀面最大粘结破损深度之间的数学模型,分析了铣削温度对刀具粘结破损的影响规律,并证明了波形刃铣刀片切削性能的优越性。     

三维复杂槽型铣刀片受力密度函数分布规律的研究

文中针对哈尔滨理工大学开发的波形刃（前刀面为波形曲面）铣刀片,进行三维复杂槽型铣刀片受力密度函数分布规律的研究。在已建立的铣削力数学模型的基础上,通过铣削力试验以及刀一屑接触面积的试验,建立三维复杂槽型铣刀片前刀面的受力密度函数;对表面受力密度函数进行定量分析计算,编制计算程序对表面受力密度函数分布模型进行三维图形表示,从而分析其分布规律,为铣刀片应力场分析及槽型优选的研究打下理论基础。     

铣刀片力-热耦合物理场有限元分析与模糊综合评判

为获得切削性能更优良的可转位铣刀片槽型,从而改善铣刀片的力-热耦合综合物理场,进行了铣削温度试验和铣削力试验,以铣削时刀片的装夹状况和试验所获得的数据为边界条件,对带有三维槽型的波形刃铣刀片和平刀片分别进行了力-热耦合物理场有限元分析.基于模糊数学理论,建立了铣刀片耦合场的模糊综合评判模型,对两种铣刀片的力-热耦合物理场进行了模糊综合评判.结果表明,优化铣刀片前刀面的槽型可明显改善切削性能.     

三维复杂槽型铣刀片铣削力的数学模型

在直线刃铣刀片模型的基础上，利用曲线积分原理，建立了波形刃铣刀片铣削国工民该方法可以适用于任意曲线刃的三维复杂槽型的情况。根据由述结果，文章还对平刀面铣刀片、大前角铣刀片及波形刃铣刀片的铣削试验验证，共预报结果与试验结果的变化趋势符合较好，可用于铣刀片的槽形开发优选。     

耐热钢加工刀具粘结破损数学模型的研究

针对哈尔滨理工大学开发的三维复杂槽型波形刃铣刀片和平前刀面铣刀片,通过对耐热钢的面铣加工进行刀片粘结破损数学模型的研究.首先,进行铣刀片切削温度实验,对铣刀片粘结破损机理进行分析;其次,通过实验揭示不同铣刀片粘结破损失效形式的差异;在粘结破损实验的基础上,建立铣削温度与前刀面最大粘结破损深度之间的数学模型,分析铣削温度对刀具粘结破损的影响规律.研究成果为解决自动化生产中刀具破损这一关键技术问题打下理论与试验基础.     

加工碳素结构钢的三维复杂槽型铣刀片冲击破损实验研究

文中针对哈尔滨理工大学开发的三维复杂槽型波形刃铣刀片和平前刀面铣刀片,通过对碳素结构45钢的面铣加工进行了刀片冲击破损的实验研究。首先进行铣刀片三维应力场有限元分析及模糊综合评判,预测出波形刃铣刀片的抗冲击破损性能优良：其次,通过试验揭示不同铣刀片冲击破损失效形式的差异;通过大量、系统的冲击破损试验,建立冲击破损寿命累积分布函数数学模型,证明波形刃铣刀片的抗冲击破损性能优良。上述研究成果为解决自动化生产中刀具破损这一关键技术问题及槽型优选技术的研究提供了理论与试验基础。     

三维复杂槽型铣刀片切入过程应力状态的研究

以哈尔滨理工大学开发的波形刃铣刀片（前刀面为波形曲面）为例,针对刀具切入破损问题,确定了切入瞬问冲击载荷的分布与作用力方向;应用弹性力学方法,对三维复杂槽型铣刀片进行了应力状态分析,并讨论了其应力分布规律。理论分析结果与铣刀片应力场分析结果吻合较好。研究结果为解决自动化生产中刀具破损问题及槽型优化技术研究打下了理论基础。     

三维复杂槽型铣刀片耦合场的数值模拟

为研究三维复杂槽型铣刀片的切削性能和失效机理,运用数值模拟技术对三维复杂槽型铣刀片和平前刀面铣刀片进行了热应力场、热应力与机械应力的耦合场分析。通过有限元分析,得到了两种铣刀片的应力集中区和危险区,经与试验结果对比,证明了有限元分析结果的正确性,说明三维槽型铣刀片具有优于平前刀面铣刀片的切削性能,从而预测在铣刀片上开出合理的槽型能有效地改善切削性能。     

基于遗传算法的复杂槽型铣刀片槽型参数优化

针对三维复杂槽型铣刀片槽型优化问题,进行了铣削温度和铣削力试验及其有限元分析,以铣刀片耦合场最优为优化目标,建立了槽型参数多目标优化数学模型,利用遗传算法求解了固定切削参数和给定约束下的优化槽型参数。仿真计算结果表明,槽型优化后的铣刀片耦合场明显优于其它槽型参数下的铣刀片耦合场,为铣刀片三维复杂槽型的重构提供了依据。     

三维槽型铣刀片铣削力试验及应力场研究

用改进后的铣削力测量装置进行了不同槽型的铣刀片铣削力试验。基于铣削试验结果,通过机床坐标系与刀体坐标系统的转换,确立了铣刀片应力场有限元分析的载荷边晃条件。利用ANSYS软件,进行了自主研发的三维槽型铣刀片和平刀面铣刀片的应力场有限元分析。有限元分析及试验结果均表明,三维槽型铣刀片的应力场及抗破损能力均好于平前刀面铣刀片。     

基于遗传算法的复杂槽型铣刀片铣削参数优化

复杂槽型铣刀片具有优于平前刀面铣刀片的切削性能。文中针对复杂槽型铣刀片的加工过程，建立了铣削加工的工艺参数优化模型和约束条件，提出了基于遗传算法的铣削参数多目标优化算法，并进行了优化实例分析，得到了合理的铣削参数。     

基于应力场分析的铣刀片冲击破损目标函数研究

以哈尔滨理工大学开发的波形刃(前刀面为波形曲面)铣刀片为例,以最小冲击破损为目标,进行铣刀片槽型优化目标函数的研究。在已建立的三维复杂槽型铣刀片受力密度函数的基础上,进行铣刀片不同切削参数下的应力场有限元分析,应用模糊数学理论对应力场进行模糊综合评判,建立应力场模糊评判结果与冲击破损切削参数之间的目标函数关系,从而进行目标函数的槽型优化设计。本研究为铣刀片的开发及解决自动化生产中刀具破损这一关键技术问题打下理论基础。     

Experimental study on adhesive wear of milling insert with complex groove

This paper presents an experimental study on the adhesive wear of a milling insert with complex groove when milling 3Cr-1Mo-1/4V and 0Cr18Ni9 steels. Experimental measurements of milling temperature and milling force were performed. Then the adhesive behaviors and mechanisms between the steels and uncoated carbide were analyzed and discussed. It is found that the high temperature gradient, thermal stress, alternate compressive stress, and tensile stress in cut-in and cut-out, provide a situation for adhesion. Some suggestions for avoiding adhesive wear and the mechanism of adhesive wear of the insert are presented.     

硬质合金铣刀片粘结破损的研究

针对铣削难加工材料时刀具粘结破损问题,进行了用平刀片和自主研发的复杂槽型铣刀片切削3Cr1Mo1／4V高温耐热钢的测温测力试验,同时采用高速摄影观察了铣刀片切入切出时粘结切屑脱落过程,应用有限元法分析了粘结破损时温度场和应力场耦舍后的等效合成应力。理论和试验数据分析结果表明,粘结破损的主要原因是工件和刀具材料的亲合力、铣刀片的等效合成应力大于硬质舍金的强度,改变铣刀片的槽型是提高抗粘结破损的有效方法。为三雏复杂槽型铣刀片槽型的优化和重构技术提供了理论依据和试验数据。     

基于元胞自动机的铣刀片应力场分析

铣削力是造成铣刀片冲击破损的直接原因,对铣刀片应力场分析的传统方法是有限元法,其分析结果难以直接利用于铣刀片的再设计。本文基于元胞自动机的基本理论,借用有限元的离散和插值技术,建立了三维复杂槽型铣刀片的元胞自动机力学模型,得出切削中刀片各点的位移及应力分布,为铣刀片的槽型重构和优化打下基础。     

Ultrasonic vibration-assisted milling of aluminum alloy

The objective of this paper is to investigate the effects of assisted ultrasonic vibration in the operation of micro end milling. Based upon numerical analysis for the trajectory of a tool tip of a two-flute end mill, it was found that the assisted feed direction ultrasonic vibration can achieve separate-type milling that is different from conventional operation by reasonable parameter matching. To validate theoretical analysis and investigate the influence of ultrasonic vibration on milling process, a slot-milling experiment was conducted on an aluminum alloy work piece. The desired ultrasonic vibration was applied in the feed direction by an ultrasonic vibrator. Through investigating and comparing some experimental results involving cutting force, chip formation, surface topography, surface roughness, and machining dimensional accuracy, the authors found that micro end milling with ultrasonic vibration in the feed direction leads to a pulse-like cutting force and produces uniform small chips. Assisted ultrasonic vibration in the feed direction has a negative effect on the surface roughness of the slot bottom, but a positive effect on the dimensional accuracy of the slot width.