基于铣削均匀性的切削参数优化

分析了高速铣削加工切屑形成过程中刀具—工件的接触行为,提出了考虑轴向切削深度和径向切削深度的铣削均匀性模型。在此基础上,以恒定的金属去除率为约束条件、铣削均匀性系数为优化目标,建立了切削参数的优化模型。通过对航空铝合金进行高速铣削试验,验证了铣削均匀性理论及优化模型的合理性。结果表明,对于航空铝合金的高速铣削加工,采用大径向切深—小轴向切深有利于提高铣削均匀性,减小切削力。     

碳效率目标下的铣削切削参数优化研究

为了提高数控铣削加工过程的能量利用率,降低铣削加工过程中的碳排放量,基于铣削加工能耗分析的基础,建立了数控铣床能耗模型,并基于铣削工艺输入输出特性提出了铣削工艺碳排放评估函数,结合材料去除率提出碳效率概念,以此作为优化目标,并以机床主轴转速和进给量作为优化变量,考虑机床各项性能参数和工件的加工质量等约束,建立了基于碳效率的数控铣削切削参数优化模型,并通过案例,采用遗传算法对模型进行优化求解,验证了该模型的有效性。     

切削稳定性约束下的铣削参数优化技术研究

目前切削稳定性研究主要集中在不同加工方法及加工条件下的稳定性研究,以无颤振极限切深作为切削参数优化的推荐值,缺少对稳定性与优化模型的深度融合分析。针对这一问题,以材料切除率和刀具寿命构建优化目标函数,提出一种切削稳定性约束下的铣削参数优化模型。通过对铣削稳定性零阶解析算法的分析,论述了切削稳定区域的确定受切削力学模型、刀尖频率响应、及切削参数共同影响关系。在设定机床、工件和刀具的条件下,通过对稳定性叶瓣图形态随切削参数变化规律的研究,得出了极限切深不等效于最大材料去除率;以动态变化的稳定域及机床能效为约束边界,采用变化趋势相反的材料去除率和刀具寿命构建优化目标函数,通过遗传算法获取全局最优解。针对多目标优化中,各分目标权重难以量化设置的问题,提出以材料去除率期望值和刀具寿命期望值作为优化模型设置参数,实现优化参数的量化调节和优化方向的有效控制。在VMC850机床上进行了试验并采用遗传算法对多组参数设定状态进行优化,结果表明切削参数优化结果满足稳定性约束要求,且其优化方向可量化调节。     

低速铣削中表面粗糙度影响因素及切削参数优化研究

通过铝合金薄壁工件切削试验,对铣削加工中表面粗糙度的影响机理进行分析,建立了铝合金薄壁工件表面粗糙度预测模型,采用多元回归正交分析法获得了表面粗糙度的经验公式。结合正交试验的极差分析,获取不同的加工参数对表面粗糙度的影响显著性。并基于表面粗糙度,以材料去除率为优化目标,对切削参数进行优化。研究结果表明,切削参数对表面粗糙度的影响显著性为:每齿进给切削宽度切削速度;较优化的切削参数为:切削速度201 m/min,每齿进给0.19 mm/齿,径向切宽11 mm。为铝合金工件的铣削加工提供理论方法和试验依据。     

高速铣削切削参数的模糊正交优化方法

为研究高速铣削加工中既有较高材料去除率、又有较长刀具磨损寿命的切削参数优化方法,通过正交试验,获得了不同切削用量下的刀具磨损寿命数据,并用模糊数学方法建立了刀具磨损寿命和材料去除率的隶属函数,计算了模糊综合评价隶属度.通过基于模糊综合评价直观分析与基于模糊综合评价最大隶属度分析的切削参数优化对比,证明切削参数的模糊正交优化方法是可行的.     

基于RGA的铣削加工切削参数智能优化

采用实数编码遗传算法实现了铣削加工参数的多目标优化,保证了全局寻优与收敛,大大提高了运算效率,在不同生产条件下均能快速找到合理的切削参数。     

马氏体不锈钢铣削加工刀具磨损及切削参数优化的实验研究

针对铣削马氏体不锈钢时出现的刀具磨损严重、加工成本过高的问题,采用全因素实验设计方法研究了不同切削参数下刀具的磨损规律以及刀具寿命情况。研究结果表明:切削速度对刀具寿命的影响程度最大。在中低速切削时,刀具磨损过程存在正常的3个磨损阶段,进给量与切削深度对刀具寿命的影响程度相差不大;在中高速切削时,刀具磨损呈现线性规律,进给量对刀具寿命的影响程度明显高于切削深度对刀具寿命的影响程度。此外还以利润最大化为优化目标,提出了一种新的切削参数优化指标,并通过实验证明该指标可以较好地反映加工成本,对降低加工成本具有指导意义。     

基于能耗的铣削功率分析及切削参数多目标优化

数控加工过程中的能源消耗与环境问题密切相关,为实现低碳制造,利用功率测试系统对机床加工过程中的功率进行实时记录,研究切削参数对机床功率的影响。首先,根据工业三相电的功率计算方法及数控机床中电能的分配情况设计了功率测试硬件的连接方法,并结合LabVIEW虚拟仪器编程完成了数控机床功率测试平台的搭建。然后,根据加工合金铸铁的推荐切削参数范围,运用响应曲面法设计了铣削实验,确定优化目标及约束条件,分析切削速度、每齿进给量、轴向切削深度和径向切削深度对机床加工过程功率的影响,并建立了切削参数与目标函数之间的回归方程和对应的响应面模型。最后,对回归方程进行优化,使其预测目标函数值更准确,同时对四个切削参数进行了优化,得到低碳高效的切削参数组合。实验结果表明：优化切削参数后,机床Y轴功率减小了11.34%,材料去除率MRR增大了9.96%;优化切削参数后提高了加工效率,降低了机床的功耗,能够实现缸体铣削过程的低碳高效化。     

基于切削稳定性与表面质量约束的铣削工艺参数优化研究

铣削工艺系统的动态特性随着刀具夹持长度改变而变化,影响关联的铣削稳定性与加工表面质量,进而导致铣削加工的工艺规划具有不确定性.针对此问题,本文综合刀具悬伸量与传统铣削用量作为输入,分别建立极限切削深度与表面粗糙度的反向传播神经网络模型(BPNN),并进一步以其表达铣削稳定性与加工质量约束,构建以刀具悬伸量和粗/精加工阶...     

大进给铣削沉淀硬化不锈钢刀具失效分析及切削参数优化

针对大进给硬质合金刀具铣削沉淀硬化不锈钢（05Cr17Ni4Cu4Nb）寿命短、效率低的问题,采用单因素法和正交试验法开展刀具磨损试验,并进行回归分析,得到了刀具寿命经验公式。利用有限元仿真方法获得了切削力、刀具切削刃温度和应力场分布情况,结合磨损测量结果及磨损形貌分析了刀具的失效机理。根据有限元仿真结果和刀具寿命经验公式,综合考虑切削效率和刀具磨损,运用等寿命-效率曲面响应法进行切削参数优化,得到了刀具的最佳切削参数及在该切削参数下刀具的寿命。     

主轴-切削交互过程建模与高速铣削参数优化

高速切削参数的合理选择是困扰企业的一个难题,过于保守的切削用量限制了高速机床性能的发挥和生产效率的提高.以高速铣削加工为对象,考虑高速旋转主轴的离心力和陀螺力矩效应,基于Timoshenko梁单元和Jones轴承模型建立高速主轴-刀具系统动力学模型.将主轴-刀具动态特性与高速铣削过程耦合,研究高速主轴-刀具系统动力学特性与切削过程之间交互机理,推导闭环动态铣削系统的特征方程.基于上述理论分析,提出基于主轴-切削交互过程模型的高速铣削切削参数优化方法,并应用于某型直升机的铝合金变速箱端盖加工中,通过选用最佳切削深度和主轴转速,使变速箱盖前端面内侧壁的加工效率提高了275％.     

响应曲面法优化超高强度钢铣削加工切削参数的研究

通过试验对30CrMnSiNi2A钢高速干铣的表面粗糙度进行研究。在因子试验研究的基础上利用响应曲面法考察了切削速度、进给量、切深和切宽四个因素对表面粗糙度的影响规律并寻求最优工艺参数。结果表明切削速度对表面粗糙度值影响最大,响应曲面法用于超高强度钢的高速铣削参数优化可行有效。     

车用铝合金铣削参数优化及表面质量研究

LY12铝合金是一种常见的汽车轻量化材料,为了实现铝合金材料的高效高质量制造,以铣削过程中铣削用量的选取范围为约束条件,建立以材料去除率最高和表面粗糙度最低为目标的多目标优化模型.通过铣削加工正交试验,采用回归分析方法,建立表面粗糙度预测模型;利用多目标线性规划法求出多目标优化模型的最优解.最后通过分析铣削用量对表面质...     

69111铣削加工参数优化研究

针对69111不锈钢材料的难加工性,设计四因素四水平正交切削实验,探索不同工艺参数对69111材料加工的影响规律。以铣削力和表面粗糙度为目标进行工艺参数优化。采用极差分析方法对铣削力数据进行处理,获得不同工艺参数对铣削力影响序列,同时采用非线性回归方法,获得切削力经验公式,为切削力的预测提供理论依据;对表面粗糙度值进行极差分析,获得不同工艺参数对Ra的影响程度,综合工艺参数对切削力和表面粗糙度的影响进行工艺参数优化,为实际生产69111材料高速高效加工提供支持。     

切削加工钛合金的切削参数优化研究

钛合金材料因其具有强度高、耐腐蚀性好、耐热高等特点被广泛用于航空航天、舰船、民用工业等各个领域。而钛合金是典型的难加工材料,切削钛合金的加工效率和质量较低。本文选用了不同种牌号的硬质合金刀具,进行了切削加工TC4钛合金刀具磨损及耐用度试验。基于切削加工钛合金的刀具磨损及耐用度试验结果分析,确定了切削速度、切削深度和每齿进给量等切削参数作为设计变量,建立了以切削加工钛合金最大金属去除率为优化目标函数,依据实际加工条件设计了相应的约束条件,最终建立了切削参数优化数学模型。     

高速切削高强度钢切削温度仿真及参数优化研究

为合理选用10CrNi3Mo高强度钢的切削用量,通过切削仿真和遗传算法对切削参数进行优化研究.基于正交试验方法,以切削速度、背吃刀量和进给量为自变量,以切削温度为响应值,利用方差分析和交互作用分析得出了切削参数对切削温度的影响规律;基于多元线性回归拟合方法建立切削温度回归方程预测模型,采用多目标遗传算法对切削参数进行优化,并通过模拟试验检验最优工艺参数.结果表明,最优值与模拟值之间的误差在±3%以内,所建立的优化模型和计算结果具有较高的可靠度.     

切削参数对高速铣削Stellite6合金切削温度影响的研究

Stellite6合金是以钴铬钨为主要元素的高温合金,红硬性好但导热性能差,在切削加工时刀具与切屑接触区域易产生较高的温度。建立Stellite6合金切削仿真模型,确定试验方法及条件,运用正交试验与仿真研究每齿进给量、切削速度和切削宽度对切削温度的影响规律,使用极差分析法和方差分析法获得铣削参数对切削温度影响的主次顺序,得到以最小切削温度为目标的最优切削参数,并建立了切削温度的经验计算公式。     

铣削加工仿真及工艺参数优化

针对现代铣削加工对铣削工件质量的更高要求,该研究通过AD分析、极差分析和实际加工验证,优化了铣削加工工艺参数。该研究设计了正交试验方案,确定影响铣削加工的因素的初始参数,利用Advant Edge(AD)软件依据相关参数进行铣削加工仿真,对仿真结果进行极差分析后得出优化参数。最后该研究进行实际加工,将实际加工所得的数据与仿真结果相比较,验证仿真所得数据,优化出既具有较小的切削变形,又具有较大加工效率的切削工艺参数。为铣削加工工艺优化提出改进意见。     

数控车床切削参数优化建模研究

为提高加工效率和质量、降低加工成本,根据数控车床在粗、精加工过程中不同的切削特点和要求,分别对两种情况下的切削参数优化数学模型进行研究,并详细分析了相关的优化约束规则,最后对约束的具体实现方法做了说明。