线接触回转铣削外圆柱表面粗糙度分析

为了分析线接触回转铣削外圆柱工件表面加工质量,运用矢量运算方法建立了线接触回转铣削外圆柱工件运动学模型.根据刀齿包络原理,对工件横截表面理论粗糙度几何学形成机理进行了分析,并仿真了顺、逆铣加工条件下的刀齿轨迹.建立了顺、逆铣加工中线接触铣削外圆柱表面理论粗糙度的计算分析模型,提出了顺、逆铣加工理论粗糙度数值计算方法,并分析了各个加工参数对理论粗糙度的影响.经计算比较,该分析及计算方法能精确反映线接触回转铣削外圆柱工件表面理论粗糙度,为加工参数的计算、选择提供了理论依据.     

广义铣削加工表面创成模型

在分析影响加工表面形貌诸多因素的基础上,首先提出一种广义的铣削加工表面创成模型;然后运用图形矩阵变换原理和矢量运算法则,导出刀具切削刃上任意切削点相对于工件实际运动的轨迹方程;最后,构造出一种高效的三维表面形貌仿真算法．该模型在铣削加工表面形貌仿真方面能给人们提供方法论上的指导．     

周铣加工表面形貌仿真新算法

考虑主轴偏心，基于周铣过程中刀具切削刃上任意点与工件相对运动的轨迹方程和周铣过程几何特征，构造出可以求解周铣加工表面上任意一点形貌高度值的三维表面形貌仿真算法，并给出了相应的仿真算例。该算法无需对刀齿进行微段离散，并且不依赖于工件网格划分，加工表面上任意一点形貌高度值的计算次数等于刀具齿数，具有通用性好、运算速度快、结果准确度高的特点。     

透波性Si3N4陶瓷铣削过程刀具-工件摩擦特性

透波性Si_3N_4陶瓷是制造天线窗的主要材料之一,铣削过程中刀具-工件摩擦特性与加工表面形貌紧密相关.本文以透波性Si_3N_4陶瓷铣削加工为研究对象,通过分析加工过程中刀具-工件接触关系得到摩擦接触区域主要集中于切削刃后刀面与工件表面;探究了不同加工机理下接触区域摩擦机理,塑性域加工摩擦机理为粘着摩擦、刀具表面粗糙度波峰犁沟摩擦和陶瓷粉末滚动摩擦,脆性域加工还包含碎裂型陶瓷颗粒犁沟摩擦;在此基础上应用已有的微观表面形态与表面接触的摩擦力及摩擦系数理论给出了Si_3N_4陶瓷与铣刀材料的摩擦系数计算公式;通过实验对分析结果进行了验证.结果表明:透波性Si_3N_4陶瓷加工机理转变的临界切深值大于0.3 mm且小于0.4 mm;摩擦系数计算公式最大误差率为20.46%,能在一定程度上反映加工过程中摩擦特性演化规律;加工机理初始转变阶段,摩擦系数值降低,且摩擦系数对表面粗糙度影响呈现三阶多项式分布规律.该研究为提高透波性Si_3N_4陶瓷铣削加工表面质量提供了参考.     

球头铣刀高速铣削铝合金表面粗糙度研究

球头立铣刀铣削曲面时，刀具轴线与工件曲面法线之间的夹角对工件表面质量及刀具寿命有着重要影响，通过对球头铣刀刀具轴线和工件加工表面之间的倾角研究，提出了调整刀具和工件之间的加工倾角，有效改善切削条件的策略；通过高速铣削铝合金表面粗糙度的实验研究，获得了进给量、切削速度以及进给方向对高速铣削铝合金表面粗糙度的影响规律，对高速铣削参数以及刀具切削路径的优选具有一定的指导意义．     

基于分形维理论的铣削振动特性实验研究

铣削加工属复杂非线性过程,其振动特性直接影响加工工件的表面粗糙度.文章以分形维理论为实验理论依据,计算工件振动信号的关联维数和盒维数,研究铣削加工振动特性.实验结果表明,铣削振动是一种混沌运动,振动信号具有分形特征;选择合适嵌入维数计算得出的关联维数反映工件表面粗糙度真实特征,关联维数可以作为检测表面粗糙度的一个特征参量;盒维数分布在很小范围内,表明铣削参数调整对工件振动的高频特性影响不大.     

高速铣削工件表面粗糙度预测建模

高速铣削工件表面粗糙度是衡量高速铣削工件表面质量的重要指标.利用广义回归神经网络对工况1、工况3、工况5、工况7、工况9、工况11、工况13和工况15下的高速铣削试验数据进行分析,得到用于预测高速铣削工件表面粗糙度的数学模型.对工况2和工况6下的高速铣削工件表面粗糙度进行预测,将高速铣削工件表面粗糙度预测结果和试验结果进行对比.结果表明,高速铣削工件表面粗糙度预测数学模型具有良好的泛化性能,广义回归神经网络可为高速铣削工件表面粗糙度预测建模提供一种有效工具.     

曲面加工中行距对表面粗糙度影响的研究

采用平行铣削对曲面进行数控加工时,行距对工件的表面粗糙度有一定的影响.通过实验,分析了行距对工件表面粗糙度的影响规律,随着行距的减小,表面粗糙度值也随之减小,表面精度也越高,但行距减小到一定程度,表面粗糙度值将不再减小.     

车削加工表面形貌仿真算法

利用图形矩阵变换和矢量运算法则，开发了车削加工中刀具切削刃上任意切削点相对于工件运动的轨迹方程，并创建出一种基于工件和刀具网格划分的三维表面形貌仿真算法．     

基于球头铣刀刀具姿态的铣削稳定性影响机理分析

铣削颤振不仅会导致加工零件表面产生振纹，降低加工零件的表面质量，而且会加剧刀具的磨损和降低机床的寿命.针对加工过程中球头铣刀的刀具姿态对颤振的影响，构建刀具姿态影响下的铣削动力学模型，运用三阶牛顿-埃尔米特插值全离散法对铣削动力学模型进行求解，得到系统状态转移矩阵.用Floquet理论判断铣刀在不同刀具姿态下的铣削稳定性，构建球头铣刀的刀具姿态稳定性预测图.试验确定水平向上走刀方式稳定性最好，工件表面粗糙度最低，验证了稳定性预测图的有效性.     

Tool sharpness in precision micro cutting process

As to probe the factors affecting the roughness and surface properties of work piece in mirco-cutting machining process, according to the principle of energy balance, using the method of experiments combining with theoretical analysis, this paper investigates the effect of cutting edge radius on the unit cutting force, the cutting component forces ratio Fy/Fz, as well as the roughness and surface properties of the work-piece. Experimental results show that the value of tool cutting edge arc ρ has a significant impact on elastic-plastic deformation of the cutting area, and its influence on the surface quality of processing and precision is greater than common cutting. The method of calculating the theoretical limits of the diamond tool cutting edge radius is feasible. The value of 0.0001 μm has some guiding significance for the developement of suitable cutting thickness to ensure the normal cutting.     

金刚石车削表面微观形貌形成机理的研究

为了在超精密加工前预测并控制表面粗糙度，提出一种建立圆弧刃车刀金刚石车削表面微观形貌的几何模型的新方法，开发并编写了表面微观形貌的仿真程序，在程序中考虑了刀具几何参数、振动和最小切削厚度对已加工表面特性的影响，通过理论分析和试验研究确定了最小切削厚度与切削刃钝圆半径之间的关系，分析了影响已加工表面粗糙度的若干因素，并在仿真生成的表面微观形貌中成功地加入了随机振动信号，大量切削试验是在自行研制的亚微米CNC超精密机床上进行的，结果表明：利用所建立的表面微观形貌几何模型，能够预测金刚石车削加工将要获得的表面粗糙度。     

面向数控机床运行状态的切削稳定性预测研究

切削加工过程中出现的颤振失稳现象,是限制机床加工质量和加工效率的主要因素。传统切削稳定性预测模型大多基于机床静止状态下的动力学特性,并采用恒定的切削力系数表征不同的切削条件。但在加工过程中,系统动力学特性和切削力系数会随着主轴转速等影响因素而变化,导致预测的切削稳定性叶瓣图在实际工程运用中出现偏差。针对机床运行状态下切削稳定性的准确预测问题,提出一种切削稳定性叶瓣图修正方法。该方法以刀具系统动力学特性与切削力系数为研究对象,首先建立主轴转速样本信息,将考虑转速效应的主轴轴承运行刚度写入机床有限元模型中,获取刀尖频率响应函数及其对应的各阶模态参数,以此结合模态拟合法和插值算法重构任意转速下的刀尖频响函数,同时以各切削参数为变量构建切削力系数响应面预测模型,进而将与转速对应的刀尖频率响应函数和不同切削条件下的切削力系数作为传统切削稳定性预测模型的输入,并通过结合自适应粒子群算法共同求解各转速下的极限切削深度,从而在全转速范围内绘制切削稳定性叶瓣图。将该方法应用于1台3轴立式加工中心的实际工序中,采用多组预测的无颤振切削参数进行切削实验,并通过切削力信号的频谱分析判定切削过程中未出现颤振,验证了稳定性叶瓣图修正方法的有效性,为无颤振切削参数的合理选择奠定了技术支持。     

Continuity control method of cutter posture vector for efficient five-axis machining

During five-axis machining of impeller, the excessive local interference avoidance leads to inconsistency of cutter posture, low quality of machined surface and increase of processing time. Therefore, in order to improve the efficiency of five-axis machining of impellers, it is necessary to minimize the cutter posture changes and create a continuous tool path while avoiding interference. By using an MC-space algorithm for interference avoidance, an MB-spline algorithm for continuous control was intended to create a five-axis machining tool path with excellent surface quality and economic feasibility. A five-axis cutting experiment was performed to verify the effectiveness of the continuity control. The result shows that the surface shape with continuous method is greatly improved, and the surface roughness is generally favorable. Consequently, the effectiveness of the suggested method is verified by identifying the improvement of efficiency of five-axis machining of an impeller in aspects of surface quality and machining time.     

铝合金连杆大端孔高速切削表面质量的试验

在高速切削过程中,切削速度、进给速度是影响加工表面粗糙度的决定性因素．用PCD刀具对铝合金孔进行高速切削时,对不同切削参数下的表面粗糙度变化规律进行了理论分析和试验研究．通过试验确定的合理参数值可提高产品的加工质量．     

金刚石刀具晶面选择对切削过程及耐用度影响

超精密切削时,因所用的单晶金刚石刀具具有各向异性,故金刚石刀具晶面选择对切削过程、刀具的切削性能和耐用度有很大影响。本文从刀具与工件间的摩擦系数、刀具磨损及微观强调几个方面研究了金刚石刀具晶面选择对切削过程及刀具使用性能的影响。研究结果表明,金刚石和工件间的摩擦系数存在明显的各向异性,沿不同晶面、不同晶向上的摩擦系数相差很大。由于刀具的不同晶面、不同晶向的摩擦系数的差别。造成切削变形和刀具耐用度的     

曲面加工中进刀策略的自适应研究

通过对自由曲面数控加工中残留高度的分析,得出结论：用球铣刀加工曲面时,理论粗糙度与铣刀半径、表面曲率、参数曲线斜率等有关。在此基础上, 提出了基于参数曲线曲率的自适应进刀方法和全面曲面的等误差、均匀粗糙度加工概念,建立了能实现这种加工的进刀策略模型及其算法。分析表明：该模拟所确定的进刀路径,在一定精度下效率高于等步距方法。     

基于 Deform 的精车过程中的切屑热仿真简

精车过程中会产生大量的切削热,如果切削热不及时传散,切削区的平均温度将会大幅度地上升,使工件、刀具和机床产生热变形,影响加工精度、表面质量和刀具寿命,造成工件表面的热损伤,还会产生有害的残余应力.运用Deform软件对精车过程进行仿真,分析了精车过程中的温度和应力变化和分布.结果表明：刀具的最高温度为1 690℃,切屑的最高温度为1 090℃,工件的最高温度为747℃,工件的等效应力最大值为1 160 MPa.