基于切削力预测模型的刀具几何参数和切削参数优化

整体硬质合金立铣刀高速铣削航空铝合金过程中,刀具螺旋角、轴向切深、径向切深对铣削均匀性有显著影响。应用全因子实验设计和多元线性回归技术建立了切削力预测模型,采用方差分析方法检验了预测模型的拟合度及各独立输入参数的显著性。应用遗传算法,以切削力预测模型为目标函数,通过基于遗传学的选择-交叉-变异操作,优化了刀具几何参数和切削参数。结果表明,在较大的金属去除率下选择出最佳的轴向切深-径向切深-螺旋角组合以获得最小的切削力是有可能的。     

钛合金插铣加工切削力试验及工艺参数优化

钛合金整体叶盘结构复杂,制造难度大。应用插铣技术加工整体叶盘能够有效解决上述问题,插铣工艺参数的优化对发挥插铣加工优势具有重要作用。通过插铣钛合金试验研究,探讨工艺参数对切削力的影响规律;根据试验数据建立切削力预测模型,并对模型进行检验;最后以切削力与金属去除率为目标,基于MATLAB进行工艺参数优化,可为钛合金整体叶盘高效切削提供理论参考及技术支持。     

汽轮机转子轮槽铣刀切削力仿真及参数优化

针对汽轮机转子轮槽铣削加工过程中工艺参数难以确定的问题,利用有限元软件DEFORM-3D建立铣削仿真模型,模拟分析转子轮槽铣削过程中的切削力,并结合正交试验的方法,设计不同切削用量不同水平的正交试验表,研究铣削速度、进给量、背吃刀量对切削力的影响规律。以铣削过程中的切削力的大小为优化目标,通过极差及方差分析获得最优参数组合,并将最优参数组合切削力仿真值与理论值进行对比分析,以验证有限元数值模拟应用于轮槽铣刀铣削过程的可行性,对汽轮机转子轮槽铣削加工过程参数的优化具有一定的参考价值。     

水室封头材料加工切削力试验及预测模型研究

水室封头作为核电设备的主要零部件,长期处在高温、高压、高辐射等恶劣的工作环境下,材料为高强度钢508Ⅲ钢,具备高强度和高温的力学特性,导致其切削加工性差。在水室封头重型切削加工过程中,大多采用硬质合金刀具进行切削,铣削过程中刀具受到较大的机械冲击和温度影响。针对切削过程中刀具失效严重、换刀频繁等问题,进行水室封头材料加工切削力试验及预测模型研究。通过对水室封头材料进行单因素铣削试验,探讨切削用量与切削力的关系;进而采用正交试验的方法分析切削参数对切削力影响的显著程度,应用回归分析方法建立切削力预测模型,并进行验证。研究结果为进一步研究水室封头材料加工刀具失效机理、切削参数优化及刀具设计开发提供一定的试验基础和技术支持。     

金刚石圆锯片锯解花岗石切削力及参数优化的实验研究

基于金刚石圆锯片锯解花岗石的切削力正交实验研究,对切削速度、进给速度和背吃刀量三因素影响切削力的显著性进行极差分析,得出切削力Fx、Fy、Fz随切削速度的增大而减小,随进给速度和背吃刀量的增大而增大的变化趋势。通过回归分析建立切削力数学模型并进行量化分析,得出切削速度对切削力Fx的影响要比对切削力Fy和Fz大、背吃刀量对切削力Fz的影响要比对切削力Fx和Fy大的结论,并以材料去除率和切削力为评价指标对工艺参数进行优化,得到用于生产加工的最佳工艺参数组合。     

基于最小切削力波动位置的数控铣削参数优化

针对铣削加工中由于切削力波动造成刀具磨损加快、表面质量不佳的问题,提出基于最小切削力波动位置对数控铣削参数进行优化的方法。通过切削运动学仿真,分析不同切削深度下切削截面传递频率的变化过程。基于切削刃螺旋线投影视图模型,根据刀具几何特征参数,计算最小切削力波动位置,用于指导切削深度、切削宽度的匹配,优化数控铣削参数。基于最小切削力波动位置对数控铣削参数进行优化,可以减小切削力波动,提高表面加工质量。     

基于切削力仿真分析的倒角钻几何参数优化

在倒角钻的锪孔过程中,硬质合金刀具的前角、后角、基圆百分比和螺旋角对切削力有显著影响。本文采用四因素三水平正交试验法对9组切削试验进行有限元模拟,运用极差分析法获得切削力最小的几何参数组合为前角20°、后角4°、基圆百分比60%、无螺旋角。     

车削AISI420不锈钢切削力预测模型构建

为了进一步研究AISI420不锈钢的切削机制,在Third Wave Advant Edge中建立车削有限元模型,进行车削加工仿真模拟,并对实验数据进行回归分析,得到三向切削力的预测模型。结果表明:车削力预测模型拟合度较好,回归分析效果显著,有较高的置信度,可为AISI420不锈钢的切削研究提供理论参考。     

混合编程实现切削参数及切削力可视化

简单介绍了MATLAB、Access、C++3种编程环境的功能优势及无缝集成方式。详细介绍了一种在C++中调用MATLAB引擎及Access数据的方式,实现在Access数据库中切削参数及切削力的可视化。最后对一个车床车削加工的实例进行了分析。     

HRB400E钢材关键制造参数优化

HRB400E钢材是建筑桥梁和楼宇的核心关键材料,其产品质量对建筑物安全性能以及强度会产生直接影响.以HRB400E钢材为研究对象,通过收集该材料在某生产企业理化检验中心的样本数据,运用方差分析法得到钢材的内径对于钢材质量有显著影响,并有强相关关系;运用正交试验分析法找到钢材内径与质量的最佳搭配,以实现成本降低.优化了HRB400E钢材生产的部分制造参数,在满足力学性能的前提下,可以最大限度地降低用料成本,提高收益,对于钢材生产具有指导意义.     

铁基非晶合金涂层切削工艺参数优化和切削力预测

采用响应曲面法中的Box-Behnken 实验设计方法（BBD）,设计出四因素三水平的Fe基非晶合金涂层切削力实验方案,研究切削参数（切削速度、进给量和切削深度）和刀具结构参数的变化对Fe基非晶合金涂层切削力的影响规律和影响因素,运用方差分析法获取了影响切削力分量的显著性水平,得到低切削速度下Fe基非晶合金涂层的最佳切削工艺参数。通过对实验数据的多元二次拟合,建立了Fe基非晶合金切削力最小二乘回归预测模型,并通过实例验证了Fe基非晶合金涂层切削力预测模型的可行性和实用性。     

车削SiCp/Al复合材料切削力预测模型研究

车削SiCp/Al复合材料切削力对刀具耐用度、零件加工质量有重要影响.为了准确预测SiC颗粒增强Al基复合材料车削时的切削力,提出了一种较为新颖的切削力预测模型.在该模型中,针对车削特点,将切削力产生归结于2个来源,即剪切变形区、前刀面摩擦区,重点分析了SiC颗粒对前刀面摩擦区的影响.利用PCD车刀和LG Mazak数控车床,进行了体积分数40%的SiCp/Al复合材料的车削实验.结果表明,该切削力模型在一定的切削参数条件下能够较准确地预测切削力.     

基于实验数据训练的切削力组合预测模型

为提高切削力预测模型的准确性和稳定性,采用最优权值组合预测模型,以实验数据训练为基础,将人工神经网络模型、高斯过程回归模型及切削力经验公式这3个单一预测模型进行组合,对机械加工过程中的切削力进行预测。应用3种误差分析方法(均方根误差、平均绝对百分比误差及平均绝对误差)对组合预测模型进行评价,以此验证组合模型的稳定性和准确性。结果表明,相比于单一预测模型,组合算术平均模型所得结果与实验数据吻合良好,具有较高的精度和稳定性,对于切削力的预测具有参考价值。     

钛合金车削切削力及表面粗糙度优化分析

采用TC11钛合金车削正交试验研究了各车削参数对切削温度和切削力的影响规律,进一步分析车削参数和表面粗糙度的内在联系。结果表明：切削温度与切削力相互影响,当切削速度在50～100m/min时,切削速度越高,刀具对工件挤压越剧烈,且切削温度升高并使工件软化,导致切削力减小。通过极差分析发现,影响切削力的切削参数依次为切削深度>进给量>切削速度,影响切削温度的切削参数依次为切削速度>进给量>切削深度;对于表面粗糙度各切削用量影响程度大小依次为进给量>切削速度>切削深度。在本次试验参数内,得到了最优切削力的切削参数和最优表面粗糙度的切削参数。研究结果对于加工钛合金的切削参数优化提供一定指导。     

介观尺度心轴的表面粗糙度预测模型建立及参数优化

为控制惯性约束聚变靶制备中介观尺度心轴的表面粗糙度,提出一种应用旋转设计技术安排试验的方法,通过非线性回归分析,建立基于进给量、背吃刀量、主轴转速和刀尖角四个主要切削参数的介观尺度心轴的表面粗糙度二次预测模型。分析结果表明,该模型的拟合值能较好地反映心轴车削表面粗糙度,并且具有比理论表面粗糙度计算值更高的精度。在主要切削参数中,进给量和刀尖角比背吃刀量和主轴转速对心轴表面粗糙度的影响更显著。利用优化得到的最佳表面粗糙度为目标切削条件,选用直线切削刃超细晶粒硬质合金刀具,在φ0.6 mm的心轴上得到Ra16.53 nm的表面粗糙度。     

激光选区熔化成型件铣削表面粗糙度预测模型及参数优化研究

针对激光选区熔化(SLM) 316L不锈钢成型件表面质量无法满足装配精度,仍需进行铣削加工的要求,设计正交试验方案,并将铣削路径与激光扫描路径的夹角作为表面粗糙度影响因素之一,利用多元回归分析法,建立铣削参数预测模型,并对该模型进行回归方程和回归系数显著性检验,结果表明,夹角、每齿进给量、铣削速度和铣削深度对表面粗糙度的影响均显著,但夹角的显著性F检验结果仅约为每齿进给量检验结果的1/8。模型的预测结果可为SLM复杂结构件在加工中提供铣削参数选择依据,并为增减材制造提供理论基础。最后使用粒子群算法,找到最佳的铣削参数,从而提高加工的表面质量。     

切削加工表面粗糙度的预测模型与参数优化

表面粗糙度是衡量工件表面质量的重要指标之一,直接影响工件的配合性能,疲劳强度等。文章采用响应曲面法,用多元二次方程拟合大型工件表面粗糙度与切削参数之间的函数关系,分析进给量,切削速度,背吃刀量对表面粗糙度的影响,建立预测模型。在保证粗糙度的前提下用响应曲面法优化加工参数,延长刀具的使用寿命,提高生产效益。     

蠕墨铸铁加工切削力试验及其预测模型研究

蠕墨铸铁加工中存在切削力大、切削功率高和刀具磨损严重等问题,亟需通过优化设计工艺参数组合提升蠕墨铸铁的可加工性。本文利用单因素试验研究了切削速度、进给量、切削深度等工艺参数及刀具涂层厚度、刀尖圆弧半径对RuT400蠕墨铸铁车削中的轴向力、径向力和主切削力的影响规律;采用中心复合试验、坐标变换法和线性回归分析,建立了蠕墨铸铁切削力预测模型,并通过试验验证了模型精度。结果表明,主切削力和径向力随切削速度、进给量和切削深度的增加而增大,切削速度和进给量对轴向力的影响很小;各切削力随涂层厚度的增加呈先减小后增大的趋势,随刀尖圆弧半径的增加则呈先增大后减小的趋势。利用坐标变换和线性回归获得的切削力预测模型对蠕墨铸铁主切削力有很高的预测精度,而对轴向力和径向力预测存在一定误差。该模型对蠕墨铸铁切削功率预测、切削机床合理选择以及工艺参数制定具有应用价值。     

螺旋立铣刀切削力建模分析及加工优化研究

铣削加工中铣刀切削刃与工件的相互作用是一个快速、复杂的变化过程,且其受力变化是其它一切物理量变化的根源,因此研究在铣削加工过程中铣削力具有重要意义。这里研究了切削深度对切削力的影响,提出了一个快速反映切削力波动的切削系数。通过时域分析了在不同切削系数状况下的切削力波动与工件加工质量从而验证了方法的有效性。研究结果表明选择合理的切削系数可以降低切削力波动。因此可以通过选择合理的切削深度在保证加工质量的同时提高切削效率。     

高速铣削瞬时动态切削力参数辨识

针对高速铣削中铣削力动态特性复杂难以预测、影响加工精度与功率消耗等问题,建立基于力学分析的铣削力模型,综合名义切削力、刀具偏心跳动引起的切削力以及瞬时平均切削力等切削力三大组成要素提出切削力系数与瞬时切削力参数辨识方法.以圆柱立铣刀顺铣加工为例,验证该辨识方法的可行性,为精确把握高速铣削加工动态特性提供实践参考.