刀具磨损过程中切削力动态分量信号分形维数的变化规律研究

研究了刀具磨损过程中切削力动态分量信号分形维数的变化规律 ,发现分形维数在刀具初期磨损和剧烈磨损阶段较正常磨损阶段高。由于切削力信号动态分量的分形维数随刀具磨损状态的变化而变化 ,使得它可以作为切削过程中判断刀具工作状态的一个参数     

氧化锆生物陶瓷铣削的刀具磨损

为了研究完全烧结氧化锆陶瓷铣削过程中金刚石刀具的磨损及其对切削过程的影响,进行了氧化锆铣削实验。分析了刀具磨损带的扩展过程以及切削力随刀具磨损过程的变化规律。通过观测切削表面微观形貌随刀具磨损过程的演变,对刀具磨损与切削模式之间的关系进行了探讨,最后揭示了刀具磨损机理。研究结果表明：铣削氧化锆陶瓷时刀具磨损随切削过程从刃口扩展到后刀面,同时切削模式从延脆混合去除转变为完全脆性去除,刀具磨损模式是崩刃、剥落及石墨化磨损。     

Lipschitz指数对刀具磨损的状态监测

针对Lipschitz指数的变化可跟踪量化刀具磨损程度的奇异性问题,提出了一种基于Lipschitz指数的刀具磨损状态监测方法。该方法在小波模极大值与Lipschitz指数关系的基础上,利用线性回归原理推导出Lipschitz指数的计算表达式,克服了传统方法计算Lipschitz指数的精度与鲁棒性不稳定问题。以刀具锋利与磨损的声发射信号为例,实测出不同切削条件下刀具声发射信号的Lipschitz指数变化特性,进而辨识出刀具磨损的状态程度。实验结果表明,提出的Lipschitz指数求解模型以及相应的奇异性辨别方法具有合理性,可准确判断出刀具磨损声发射信号的奇异性与刀具磨损阶段,适合在线应用。     

基于过程能力和成本的刀具策略研究

由于刀具磨损过程存在趋势项,传统的过程能力指数将变得不可靠。本文使用刀具磨损过程的能力指数,得到满足顾客要求的最小过程能力指数的换刀时刻。使用Bernste in概率密度函数描述刀具寿命和刀具磨损过程的一般特征,考虑质量损失、换刀成本、由于刀具的突然失效引发的惩罚成本及刀具的残留价值,结合过程能力和成本,提出了用于确定最佳刀具初始状态和换刀时刻的模型。在实际生产中,该模型提供了一种离线刀具管理方法。     

异型螺杆铣削过程刀具磨损状态检测研究

针对异型螺杆铣削加工，采用振动信号特征值作为检测刀具磨损的参量。利用小波分析构建滤波器组，对振动信号进行多尺度分解和多分辨率逼近，提取出刀具磨损特征信号。特征信号处理结果反映了刀具磨损变化规律，振动幅值大小反映了刀具磨损状况，从而实现了刀具磨损状态在线实时检测。     

微细铣削加工刀具磨损数值模拟的研究

采用商业有限元DEFORM-3D软件,建立了三维微细铣削加工模型,利用该模型动态模拟了硬质合金微径铣刀铣削加工2A12工件时刀具的磨损变化形态。结果表明,与常规刀具磨损形态不同,微径铣刀的磨损主要发生在刀尖处,后刀面磨损形态为近似三角形。针对这一特点,提出利用后刀面刀尖处的最大磨损高度hmax判断微径铣刀磨损量的方法,研究铣削方式对刀具磨损量影响的变化规律。仿真结果可用于预测刀具磨损变化规律,为微细铣削加工参数的优化、微径铣刀的合理选用、设计及进一步有效控制刀具磨损提供研究手段。     

钛合金零件高速铣削刀具磨损的试验研究

高速铣削钛合金时,由于切削区内的切削温度高,加剧了刀具的磨损。通过对钛合金TC4的高速铣削实验,得出带TiA lN涂层的硬质合金刀具切削钛合金TC4时的刀具磨损的变化规律和刀具耐用度公式。通过对刀具磨损特性的分析,研究结果主要是刀具表面层的粘结相Co在高温下丧失对WC颗粒的结合强度,磨损机理以高温下的粘结层撕裂磨损为主。     

刀具磨损的小波检测

通过建立刀具磨损时的切削力信号奇异性指数与刀具磨损状态的对应关系 ,利用小波变换对切削力信号进行分析 ,实现了对刀具磨损的间接测量     

基于多特征量的刀具磨损模糊判决研究

利用信号处理技术分析AE、Ac及切削力信号特征参数随刀具磨损的变化规律,并将这些特征参数组成反映刀具磨损状态的特征矢量。论文提出基于模糊理论的刀具磨损状态识别方法。试验证明,该方法能有效地判断刀具状态,比常用的利用神经网络进行磨损状态分析的方法更具有理论直观性与操作的时效性。     

预应力切削过程刀具磨损的离散元模拟与试验研究

采用颗粒离散元法建立了描述切削过程中陶瓷刀具与切屑摩擦磨损行为的离散元模型;基于预应力切削原理,设计了一种用于车削加工环类零件的预应力加载装置,采用Sialon陶瓷刀具对GH4169环类工件进行了预应力车削试验,结合离散元模拟分析了预应力切削条件下切削力和刀具磨损的变化规律。结果表明:随着预应力的增大,预应力对刀具的磨损形态和机理没有明显的影响,刀具磨损随预应力的增大逐渐减小,在一定范围内提高切削速度可减少刀具的磨损。离散元模拟结果与试验结果具有一致性,验证了应用离散元模拟陶瓷刀具磨损的可行性。     

PCD刀具高速铣削GH4169合金的刀具磨损规律研究

为研究PCD刀具高速铣削GH4169合金时刀具的磨损规律,采用单因素试验法分别对不同铣削参数下后刀面磨损程度随切削路程的变化进行对比。结果显示主轴转速对高速铣削GH4169合金时刀具磨损的影响不大,采用顺铣、切削液冷却的方式,并适当降低每齿进给量有助于减小刀具磨损。使用BP神经网络对试验数据进行训练,建立了刀具磨损预测的模型,预测结果与实际结果误差在5%以内。     

基于DEFORM 3D的钛合金高速车削有限元仿真

应用DEFORM 3D软件对钛合金高速车削进行仿真研究,分析了不同切削参数下切削力和切削温度的规律,研究发现背吃刀量和进给量对主切削力的影响较大,切削力与主切削力变化基本一致,切削速度对主切削力的影响不明显,但后者对切削温度具有显著影响;研究了工件和刀具温度场的变化规律以及工件所受应力和刀具的磨损情况,发现最高温度出现在切削刃邻近2mm区域内,且温度最高处刀具磨损程度最大,工件最大应力在第一变形区和工件接触区邻近。     

On the analysis of steady-state sliding wear processes

The transient wear process on the frictional interface of two elastic bodies in relative steady sliding motion induces shape evolution of the contact interface and tends to a steady state in which the wear develops at constant contact stress and strain distribution. Such a steady state may be attained experimentally or in numerical analysis by integrating the wear rate in the transient wear period. An alternative method of analysis was proposed in previous papers [Páczelt I, Mróz Z. On optimal contact shapes generated by wear. Int J Numer Methods Eng 2005;63:1310-47; Páczelt I, Mróz Z. Optimal shapes of contact interfaces due to sliding wear in the steady relative motion. Int J Solids Struct 2007;44:895-925] by applying a variational procedure and minimizing a response functional corresponding to the wear-dissipation power. The present paper provides an extension of this approach and new applications to the analysis of steady states in disk and drum brakes. The wear rule is assumed as a non-linear relation of wear rate to shear stress and relative sliding velocity. The specification of steady wear states is of engineering importance as it allows for optimal shape design of contacting interfaces in order to avoid the transient run-in periods. The extension to cyclic translation cases can be generated by considering steady cyclic states of wear processes.     

基于切削力信号的钻头磨损状态实时监测

研究了钻削过程中刀具在线磨损状态特征信号的提取方法。以轴向力和扭矩为监测信号,在普通钻床上建立起相应的实时信号数据采集系统,通过对信号进行幅域和频域分析,提取了特征信号随刀具磨损量增加的变化规律,为实现机械加工过程刀具状态的智能识别提供了依据。试验结果表明,该方法具有较好的抗干扰能力和较高的识别精度。     

基于回归正交设计的刀具磨损研究

通过回归正交试验法设计车削模拟方案,在Deform 3D软件中对车削进行了有限元仿真模拟.建立了车削中车削速度、进给量、背吃刀量与刀具磨损之间的回归方程,并进行了方差分析,验证了模型的可靠度.得出了金属切削过程中刀具磨损量随切削用量的变化规律.分析结果为车削工艺参数优化及建立车削数据库奠定了基础.     

纯钒车削刀具磨损表面形态及机理研究

对金刚石刀具、涂层刀具及硬质合金刀具车削纯钒时刀具磨损形态及其磨损机理进行观察和分析.结果表明,在所选取条件下,不同刀具材料对工件材料切削时表现出的刀具磨损形态主要为前刀面磨损、后刀面磨损、微崩刃、剥落和粘结等.刀具的前刀面主要是沿切屑流出方向的沟槽形月牙洼磨损,而后刀面以粘结磨损为主.CD10刀具和H10非涂层刀具具有较佳的切削性能,而H13A非涂层刀具和GC1025涂层刀具不适于纯钒车削.     

基于Deform 3D的金属车削过程仿真

基于材料变形的弹塑性理论、热力耦合理论以及Usui磨损模型,采用有限元仿真技术,利用三维仿真软件Deform对车削过程进行仿真,得出了在不同切削用量下切削力的变化规律、切削过程中刀具中切削应力的分布情况以及刀具表面切削热的分布情况。仿真结果为生产实践中切削用量的优化选择提供理论依据。     

基于刀具磨损映射关系的微细铣削力理论建模与试验研究

微细铣削加工过程中,刀具直径小且磨损较快,刀具磨损对微细铣削力有着明显的非线性影响,同时刀具跳动又对刀具每齿的磨损表现出不同的影响效应,这些影响因素会导致加工过程的不稳定性和精度。然而,目前缺乏考虑具有刀具跳动和磨损效应的通用微细铣削力模型,研究了刀具跳动与刀具每齿磨损量之间的变化规律,提出了一种同时包括刀具跳动和刀具磨损效应的新型的微细铣削力模型。该模型中,根据刀具每齿磨损量与切削位置的几何关系,改进了瞬时切削厚度模型,基于不同切削刃所对应的受力情况,同时将刀具直径方向上磨损变化量与力模型系数相关联,从而来提高力模型的精确度。最后,通过不同铣削参数下的铣削试验,论证了所提出模型的准确性和有效性。利用所提出的模型,可以通过监测铣削力的大小来辨别刀具尺寸是否在可持续铣削的范围内,从而提高微铣削的加工精度和效率。     

基于尺寸补偿的金刚石成型刀具改进的试验研究

根据金刚石成型刀具异型区域各截面磨损程度的不同,建立了刀具磨损速率数学模型,并以此为依据提出了刀具改进方案,即通过对金刚石成型刀具结块厚度的尺寸补偿,实现刀具异型区域结块的均匀磨损,提高其切削性能和工艺性能,延长刀具的使用寿命。