基于主轴电流的铣削力间接监测方法

实时准确地监测铣削状态对于提高加工质量与加工效率具有重要意义,切削力作为重要的加工状态监测对象,因其监测设备昂贵且安装不便而受到限制,为此提出一种考虑刀具磨损的基于主轴电流的铣削力监测方法.首先基于切削微元理论建立了考虑后刀面磨损的铣削力模型,并通过铣削实验进行铣削力模型系数标定;然后对主轴电流与铣削力的关系进行理论建...     

基于后刀面磨损的铣削加工误差研究

对铣削加工过程中后刀面磨损对加工精度的影响进行了分析和研究,建立了基于刀具后刀面磨损的铣削加工误差的数学模型。     

淬硬钢高速铣削试验研究

针对淬硬钢选择了Cr12MoV进行了高速铣削研究,重点研究了铣削力、刀具对铣削过程的影响。结果表明：铣削方式、刀具螺旋角以及润滑方式对铣削力、刀具磨损的影响是不同的;随铣削速度的增加铣削力呈明显上升趋势。高速铣削刀具后刀面磨损,伴随加工的整个过程。淬硬钢高速铣削加工既可以保证加工表面的质量,又可以获得较高的生产效率。     

考虑刀‑屑变摩擦因数的铣削力预测

针对铣削过程中刀具磨损或破损导致切削力波动剧烈,进而使得铣削过程控制难的问题,需要建立考虑刀?屑间的摩擦特性进行切削力精确微元建模。由于常数表示摩擦因数无法全面地描述铣削过程中的摩擦特性,因此以硬质合金立铣刀铣削Cr12MoV淬硬钢过程为研究对象,根据前刀面温度分布和刀?屑间相对滑移速度建立摩擦因数的经验模型。在考虑材料硬度和刀具后刀面磨损的基础上建立第1剪切区、第2剪切区和第3剪切区受力预测模型,并通过离散微元法建立整体铣削力预测模型。仿真结果与铣削实验测得的结果有很好的一致性,验证了所建立模型具有较高的预测精度,进一步证明了随着后刀面磨损宽度的增加,铣削力随之增大。该结果为Cr12MoV淬硬钢铣削加工加工参数优化提供了理论支持。     

超声振动铣削碳纤维复合材料刀具磨损研究

介绍了采用超声振动铣削和普通铣削对硬质合金铣刀铣削碳纤维复合材料进行试验研究.试验结果表明,在两种加工方式下,刀具的磨损形式主要是后刀面磨损,前刀面磨损和刀刃的破损,其中后刀面的磨粒磨损最严重,前刀面的粘着磨损较弱,当进给量加大或者是主轴转速过高时,很容易发生崩刃.超声振动条件下,刀具的后刀面磨损和前刀面磨损均较弱,且呈现一定的规律性.刀具的耐用度高,相对于普通切削更适合于复合材料的加工.     

超声振动铣削碳纤维复合材料刀具磨损研究

采用超声振动铣削和普通铣削对硬质合金铣刀铣削碳纤维复合材料进行试验研究。试验结果表明,在两种加工方式下,刀具的磨损形式主要是后刀面磨损、前刀面磨损和刀刃的破损,其中后刀面的磨粒磨损最严重,前刀面的粘着磨损较弱,当进给量加大或者是主轴转速过高时,很容易发生崩刃。超声振动条件下,刀具的后刀面磨损和前刀面磨损均较弱,且呈现一定的规律性,刀具的耐用度高,相对于普通切削更适合于复合材料的加工。     

15-5PH不锈钢粗加工刀具磨损试验研究

针对15-5PH不锈钢在粗加工过程中刀具磨损剧烈问题,进行涂层可转位刀具铣削15-5PH不锈钢试验,研究了15-5PH不锈钢铣削加工过程中的刀具磨损特性。采用超景深显微镜对刀具的前刀面和后刀面磨损形貌进行了检测,结果表明:在15-5PH不锈钢加工过程中,刀具前刀面主要磨损机理是粘结磨损和扩散磨损,刀具失效形式为片状剥落和崩刃,后刀面则为边界磨损和涂层烧灼,失效形式为崩刃。     

高速铣削时刀夹联体振动特性影响后刀面磨损机理

通过对主轴-刀夹-刀具联体的振动特性及切削过程分析,研究高速铣削时后刀面机械振动磨损的机理.采用试验模态分析方法, 获得刀夹联体的振动特性参数.分析刀尖的振动轨迹曲线以及有效切削后角随时间的变化规律,找出振动特性参数与后刀面磨损的关系.进行刀夹联体的振动特性参数影响后刀面磨损的切削试验.试验结果证明:在高速铣削硬钢材料时,刀夹联体的模态阻尼比和固有频率的乘积值越大,动刚度越高,后刀面振动磨损程度就越轻.     

铣削温度对铣削前后刀面磨损带温度分布的影响规律仿真

为给铣刀维护提供有价值的参考数据,间接提高铣刀表面磨损带的温度分布均匀度,根据铣刀的几何特征,在仿真试验环境下生成铣刀模型,并在铣削加工前采用夹丝—热电偶技术测定刀面磨损带的温度场分布情况。模拟铣削加工工艺,在不同的铣削温度工况下测得铣后刀面磨损带温度分布,通过对仿真试验数据的分析,得出铣削温度上升对铣前后刀面磨损带温度分布规律的影响仿真结果,并得出以下结论：随着铣削温度的上升,铣前刀面磨损带的温度升高,铣削温度越高,温度变化幅度越大,且铣后铣刀表面温度分布均匀度越高。     

Ti-6Al-4V合金激光辅助铣削的刀具磨损特性

对激光辅助铣削钛合金Ti-6Al-4V进行了实验研究,分析了切削力、切屑形貌和刀具的磨损特性。结果表明,与普通铣削相比,激光辅助铣削条件下,刀具切向的切削力明显减小,刀具径向的切削力略有增大;随着激光功率的增大,钛合金切屑呈现出从锯齿形向连续形过渡的特征,不再具有明显的绝热剪切带;与普通铣削时刀具崩刃的损伤不同,激光辅助铣削时刀具的磨损主要表现为后刀面磨损;激光辅助铣削可以减小后刀面的最大磨损量,但并不能改善后刀面平均磨损量。激光辅助铣削时,刀具寿命得到了延长,当后刀面的平均磨损量在0.15~0.20mm之间时,可以降低刀具的磨损速度,从而延长刀具的使用寿命,但激光辅助铣削并不能降低刀具的初期磨损速度。     

Cutting Force Model for a Small-diameter Helical Milling Cutter

In the milling process, the major flank wear land area (two-dimensional measurement for the wear) of a small-diameter milling cutter, as wear standard, can reflect actual changes of the wear land of the cutter. By analyzing the wearing characteristics of the cutter, a cutting force model based on the major flank wear land area is established. Characteristic parameters such as pressure parameter and friction parameter are calculated by substituting tested data into their corresponding equations. The cutting force model for the helical milling cutter is validated by experiments. The computational and experimental results show that the cutting force model is almost consistent with the actual cutting conditions. Thus, the cutting force model established in the research can provide a theoretical foundation for monitoring the condition of a milling process that uses a small-diameter helical milling cutter.     

线性回归模型诊断和在线预测刀具磨损量的方法研究

目的是研究诊断端面铣刀磨损量和在线预测铣刀的剩余寿命的方法.采用线性回归模型估计测刀面的磨损量.线性回归模型的输入是从铣刀受力信号提取出的特征和切削条件,比如进给量、转速等.在诊断了刀具的磨损量后,采用双指数平滑方法跟随诊断结果预测铣刀的使用寿命.最后,通过卖验验证了基于线性回归模型得到的刀具的磨损量和基于双指数平滑方法在线预测铣刀的剩余寿命的可行性.     

铣刀磨损对铣削稳定性及表面位置误差的影响

为了分析刀具正常磨损后铣削颤振稳定域和表面位置误差,对刀具不同磨损状态下的切削力系数进行辨识,基于全离散法研究刀具正常磨损后铣削颤振稳定域和表面位置误差特性。发现当刀具正常磨损后,铣削系统的稳态临界切深呈现上升的趋势;随着工件表面洛氏硬度的提高,铣削系统稳态临界切深逐步下降,刀具正常磨损后临界切深与后刀面无磨损临界切深的差别逐步变小;在稳定域的局部会出现表面位置误差增加的情况。试验表明,该理论模型可以有效优化刀具正常磨损后的加工参数。     

Modeling of cutting force under the tool flank wear effect in end milling Ti6Al4V with solid carbide tool

This paper presented a study of the relationship between cutting force and tool flank wear of solid carbide tool during the wet end milling Ti6Al4V. The modeling of 3D cutting force in end milling considering tool flank wear was discussed, which showed that for the given cutting conditions, tool geometries, and workpiece material, cutting force under the tool flank wear effect can be predicted easily and conveniently. In addition, the experimental work of end milling Ti6Al4V with solid carbide tool was developed to investigate the relationship between cutting force and tool flank wear, and comparison between experimental results and predicted results was discussed. The results showed that the proposed mathematical model can help to predict 3D cutting force under the tool flank wear effect with high accuracy.     

模具钢铣削中刀具磨损的试验研究

以面铣刀刀片磨损为研究对象,结合类神经网络系统建构高速数控铣削加工的预测模型。以加工参数为模型输入条件,刀腹磨耗为输出条件。采用多因素试验方法,选择切削速度、进给速度、切削深度三个试验参数,利用直交表式的试验计划法设计试验点。依照试验点铣削工件后再测量刀具加工后的刀腹磨耗量,进而求得倒传递网络所需的36组训练范例与11组验证数据。刀腹磨耗预测模式是利用类神经网络中的倒传递网络原理,以田口法求得倒传递网络参数的最优值。试验结果显示,刀腹磨耗随着切削速度、进给速度、切削深度增加而上升。铣削模具钢后,刀具磨耗预测值的平均误差为4.72%,最大误差为11.43%,最小误差为0.31%。整体而言,类神经网络对于铣削加工可进行有效预测。     

基于时域特性的铣刀磨损状态信息提取

在分析铣削加工过程特点的基础上，采用后刀面磨损带面积为铣刀磨损的评价指标，建立了基于切削力和主轴电机功率的铣刀磨损模型，探讨了基于时域特性的铣刀磨损状态信息提取的相关技术。理论分析和实验结果表明，切削力和主轴电机功率的量纲一系数Cv的变化与铣刀后刀面磨损带的磨损过程直接相关。采用切削力和主轴电机功率的量纲一系数Cv作为铣刀后刀面磨损带面积的监测信号能真实地反映其磨损过程。     

曲面铣削过程加工路径对切削力和磨损的影响研究

针对不同走刀路径下的复杂曲面加工过程进行球头铣刀铣削Cr12MoV加工复杂曲面研究,分析不同走刀路径下铣削力和刀具磨损的变化趋势。试验结果表明:通过对比分析直线铣削和曲面铣削过程中的最大未变形切屑厚度,可以得出单周期内曲面铣削的力大于直线铣削过程的力,铣削相同铣削层时环形走刀测得的切削力普遍大于往复走刀测得的切削力;以最小刀具磨损为优化目标,运用方差分析法分析得出不同走刀路径的影响刀具磨损的主次因素,同时利用残差分析方法建立球头铣刀加工复杂曲面刀具磨损预测模型,并通过试验进行验证。     

钛合金铣削加工中的刀具扩散磨损的研究

本文针对在较高切削速度下使用硬质合金刀具铣削钛合金时的刀具扩散磨损的作用机理进行了研究。通过对刀刃剖面的元素浓度的分布进行电子探针的波谱分析和俄歇能谱分析,发现在钛合金高速铣削时刀具的扩散磨损是由于刀具材料中的粘结相钴和硬质相中的碳元素作用的结果。并发现了硬质相中的碳元素扩散的新规律,碳元素的扩散在刀具和工件的界面处形成富碳层,而不是通常所认为的缺碳层,而在刀具的次表面才形成脱碳层。这样更加完善地解释了刀具表面层弱化以及其次表面层的脆化的联合作用而形成刀具的扩散磨损的作用机理。同时也对刀具材料中的钨元素以及工件材料中的钛元素的扩散进行了探讨。     

Balancing the transverse cutting force during inclined milling and effect on tool wear: application to Ti6Al4V

The present article studies the effect on cutter wear of balancing transverse cutting forces during inclined milling applied to a titanium alloy (Ti6Al4V). Indeed, this method is advantageous as it helps reduce vibrations as also the amplitude of such forces thanks to balancing. These observations provide the means to enhance cutting conditions and thus boost productivity when roughing. The method was first validated on Ti6Al4V titanium alloy. A model was then proposed to estimate the maximum axial cutting force at angular positions 0 and p. A wear test was then conducted and notching, flaking and flank types of wear were observed as being most representative. Roughness measurements were made throughout the wear test as also measurements of cutting forces with a new cutter and the worn cutter to provide a comparison. The cutting forces remained acceptable and the roughness values measured remained below the criteria generally retained for roughing. The improvements obtained in terms of extended tool life when using this method were extremely significant since under the same cutting conditions flat milling gave a lifetime of 2.03 min while when machining with balancing of the transverse cutting forces this was extended to 23.6 min.