车铣复合加工过程阻尼与切削稳定性研究

车铣复合加工具有一次装夹多工序加工、加工表面温度低及刀具磨损小等优势,非常适用于起落架等复杂回转类零件的加工。加工稳定性分析是进行参数优选、避免加工颤振的有效方法,在低速车铣复合加工过程中,过程阻尼会对稳定性边界产生显著影响。本文中分析了车铣复合加工过程阻尼的产生机理,建立了等效过程阻尼模型;在车铣复合加工动力学方程中引入过程阻尼,实现了考虑过程阻尼的车铣复合加工稳定性预测,得到低速切削区域的精确稳定性边界;并分析了过程阻尼对稳定性边界的影响规律,最后利用车铣加工切削实验验证了本文提出的考虑过程阻尼的稳定性预测模型的正确性。研究结果表明,过程阻尼会提高稳定性边界,且随着切削速度的降低提升作用愈发明显。     

薄壁圆筒零件车铣复合加工稳定性分析

某靶弹控制仓壳体为镁合金材料薄壁圆筒类零件,相对于传统车削工艺,车铣复合加工工艺具有主轴转速高、切削力小及切削温度低的特点,能有效降低镁合金材料的切削温度、提高加工效率及保证加工质量。针对靶弹壳体车铣复合加工稳定性研究与参数优化,建立考虑变切深变切厚的铣削力模型,利用有限元模型分析工件不同加工阶段和加工位置的动力学响应特性,结合模态锤击法得到的刀具端频响函数,建立XYZ方向的车铣复合加工稳定性预测模型。通过全离散法求解得到不同加工阶段下的稳定性lobe图,结果表明不同加工阶段下具有不同的稳定性加工边界,通过分阶段优化加工参数,可以在稳定加工的前提下提高加工效率。     

正交车铣偏心加工三维颤振稳定性的研究

针对正交车铣复杂运动产生变深度、变厚度的切削特性,基于其加工原理采用解析法提出三维颤振稳定域的理论模型.在模态试验基础上,仿真分析正交车铣偏心加工颤振稳定域叶瓣图,结果表明正交车铣加工产生颤振的条件除了与铣刀几何形状和啮合条件、机床结构的频响应函数、工件材料特性等有关外,主要与铣刀轴转速和切削深度密切相关.在正交车铣切削颤振稳定域试验过程中,切削力频谱分析的结果表明:当刀齿切入频率在力频谱中起主导作用时,切削过程是无颤振和稳定的;当系统结构模态频率在力频谱中起主导作用时,将产生颤振并测得切削力和表面粗糙度值都大于或高于无颤振情况.因此该理论模型及仿真结果可以有效预测正交车铣偏心加工颤振稳定性,为其加工表面质量和加工效率提供理论指导.     

基于动态切削过程仿真的外圆车削稳定性判定

建立考虑工件轴向和径向两个方向刀具刃倾角和模态方向的车削颤振模型。利用试验得到的切削力系数和模态参数,获得给定机床、刀具和工件组合下的颤振稳定域曲线。建立外圆车削轴类零件的动力学模型,主要包括刀具相对工件的动态切削力和动态位移模型。提出一种借助动态切削力和刀具动态位移时域仿真,以及相邻两转的切削力和位移动态成分映射截面来综合判断切削过程稳定性的方法。通过切削试验验证颤振稳定域判据和动态切削过程判据的准确性。利用该方法了解稳定切削和颤振切削的信号特点和分布规律。对比颤振稳定域和动态切削仿真两种稳定性判据的有效性、优缺点和适用场合,尤其通过典型零件的切削过程仿真说明动态切削仿真方法的优点。此外,还通过对动态切削过程的变模态参数仿真,分析模态参数对切削过程稳定性的影响。     

薄壁件高速切削稳定性研究

颤振现象是薄壁零件加工过程中的普遍问题,以壁板零件为模型,通过对加工过程中颤振的原理进行分析,建立薄壁件一维铣削稳定性理论模型,绘制了频域颤振稳定性叶瓣图。基于叶瓣图,提出一种通过优选切削参数来控制颤振的方法,最终获取了避免加工颤振的理论加工参数,对减小或消除颤振提供了有益的指导。     

微小型无偏正交车铣加工系统稳定性研究

以微小型车铣复合加工系统为对象,通过对微小型车铣加工工艺系统进行分析将其简化为进行端铣研究。针对加工系统中刚度最低的工件系统利用再生型颤振理论进行分析,得到加工稳定性叶瓣图,并且通过实验验证了该叶瓣图的准确性。得到的微小型车铣稳定性叶瓣图可以指导微小型车铣的加工参数选择,提高微小型车铣加工效率。     

基于SVR-GA算法的广义加工空间机床切削稳定性预测与优化研究

针对机床零件加工位置和进给方向不确定造成刀尖频响函数变化,导致切削稳定性叶瓣图与无颤振工艺参数预测具有不确定性问题,提出一种耦合支持向量回归机(SVR)与遗传算法(GA)的切削稳定性预测与优化方法。该方法采用锤击法模态实验和空间坐标变换,获取样本空间不同加工位置与进给方向的刀尖频响函数;进而结合传统切削稳定性预测方法构建以各向运动部件位移、进给角度、主轴转速、切削宽度、每齿进给量为输入的极限切削深度SVR预测模型;采用该SVR模型作为切削稳定性约束建立材料切除率优化模型,通过遗传算法求解各运动轴位移、进给角度与切削参数的最优配置。以某型加工中心展开实例研究,实验结果表明获取的优化配置能实现稳定切削,验证了该方法的有效性。     

高速铣削再生颤振稳定性预测与验证

再生型颤振是制约高速铣削加工效率和零件加工质量的主要因素。以高速铣削加工为研究对象,建立了考虑再生效应的高速铣削动态铣削力模型和颤振稳定域解析模型,通过模态实验获得机床-刀具系统的频响函数,在此基础上综合使用铣削稳定性判据进行数值分析,获得了高速铣削颤振稳定域的解析解。最后,进行了零件颤振稳定性铣削加工实验,实验得到的结果与仿真结果吻合良好,由此验证了建立的颤振系统动力学模型和颤振稳定性解析模型的正确性。     

薄壁零件铣削稳定性的动力学模型

在切削稳定性预测原理的基础上,建立了薄壁零件铣削稳定性的动力学模型,推导出了在稳定性极限条件下,轴向切深和主轴转速的关系,并用Matlab进行了计算仿真,得到了不同的阻尼系数、固有频率条件下的颤振稳定性图。     

数控车铣复合车床主轴部件的设计研究

随着机床行业制造装配水平的不断发展,数控车铣复合立式车床在机械加工中越来越扮演者极其重要的角色,提高加工效率,主轴部件对数控车铣复合切削机床的加工精度起着非常重要的作用,从而使机床的加工能力推动着加工工艺的发展。本文通过数控车铣复合立式车床主轴部件的设计应用研究,对实际的生产有一定的参考价值。     

典型零件车铣复合加工的运动学特征分析

为确定典型车铣零件不同特征的加工中刀具相对于工件的位姿变化及车铣复合机床各轴的运动学特征,提出一种车铣复合加工运动学特征分析的方法.在分析车铣复合机床各轴的结构配置的基础上确定其运动链,根据D-H修正标记法建立坐标系得到其运动学模型,然后根据运动学和逆运动学推导机床的成形函数矩阵.通过齐次坐标变换描述典型车铣零件不同特征加工中刀具相对于工件的位姿变化关系,并与得到的成形函数矩阵联立求得机床各轴的运动函数.通过该函数可以分析车铣复合加工过程中的运动学特征.最后以非共轴车铣零件为例进行车铣复合加工运动学特征分析,结果表明所提方法可以用来分析车铣复合加工中刀具相对于工件的位姿和机床各轴的运动.     

评定机床颤振稳定性的新方法

本文考虑了进行机床动态试验时切削宽度连续变化这一时变因素对机床颤振稳定性的影响。由于切削宽度的连续变化,给切削过程引入了新的反馈因素,从而影响机床颤振稳定性。稳定性条件不仅与机床结构有效动柔度的实部有关,而且与相应的虚部及结构主振频率有关。因而传统理论不再适合做为评定机床动态性能的理论依据。本理论给出的稳定性条件,包含了切削工艺参数、工件材料及形状、机床结构动力学参数对机床颤振稳定性的影响,更符合实际地描述了颤振建立的客观条件,是建立新的机床动态性能评价指标的可靠理论基础。     

高速切削钛合金稳定性模型及极限切深预测

针对TC4钛合金高速加工过程中颤振及切削稳定性问题进行了研究。首先根据闭环加工系统的动力学模型,建立了高速切削过程的稳定性模型,并通过解析计算的方法得到了加工过程中稳定切削极限深度与转速之间的关系。然后采用力锤敲击方法获取了刀具的频响函数,为切削稳定性模型的建立奠定了基础,最后采用切削实验验证了模型的准确性。结果表明:采用高速切削方式加工TC4钛合金能更好的避免加工过程的颤振现象,建立的稳定模型能很好地预测加工过程的稳定性。     

基于Kriging模型的数控机床空间切削稳定性

针对机床加工点空间位姿的改变,导致切削稳定性预测具有复杂性和不确定性问题,提出一种基于Kriging模型的机床空间切削稳定性研究方法。该方法以机床最小极限切削深度为研究对象,首先,通过构建描述其与加工位姿间数学关系的Kriging模型,预测其在加工空间的演化规律;其次,引入改进粒子群算法,计算具有最小极限切削深度极大值的加工位置,并结合切削实验和能量分布理论确定机床易颤振模态及对应的薄弱结合部,通过优化结合部动刚度以提高最小极限切削深度值。以一台立式加工中心主要加工任务中耗时较多的工序进行实例验证,建立该工序最小极限切削深度的Kriging模型,阐明加工位置变化对切削稳定性有较大影响,并提出结合部动刚度优化方案,提高了最小极限切削深度。     

滚珠丝杠磨削再生颤振稳定性极限预测

滚珠丝杠磨削过程中再生颤振对提高工件质量和生产效率有很大影响。在对滚珠丝杠磨削振动系统建立动力学模型的基础上,推导计算出机床再生颤振系统极限磨削深度与砂轮转速的计算公式及绘制出颤振稳定性极限预测图。最后,通过实验结果验证了该颤振稳定性极限预测模型的有效性和实用性。     

铣削加工系统三维稳定性理论研究与进展

切削颤振是高速加工过程中经常遇到的一种现象,而判断稳定切削常用的一种方法就是绘制稳定性图。主要针对国内外铣削加工颤振三维稳定性图和三维稳定性理论研究状况进行了综述,重点给出了Thevenot、U.Bravo和S.Herranz、Tony L.Schmitz和Altintas的稳定性理论。研究指出,为了保证材料的最大去除率,必须研究切削参数对于稳定性的影响,也就是需要研究主轴转速、轴向切深和径向切深对切削颤振影响的三维稳定性图。     

基于稳定性理论的机床动态优化方法的研究

基于建立的刀具-工件铣削再生颤振多自由度动力学模型,研究了考虑机床结构参数和加工参数的切削稳定性评价方法。提出了基于稳定性理论以扩大稳定性区域和最大材料切除率为优化目标的机床全生命周期稳定性动态优化方法。在设计阶段,通过对影响稳定性的工艺参数动力修改扩大稳定区域;在生产阶段,进行刀具装夹结构和切削参数的优化,进一步扩大稳定区并确保稳定切削下的最大材料切除率。     

基于切削稳定性模型切削数据库的开发与应用

传统切削数据库通常不包含零件加工过程的全部信息,不提供切削参数的可行区间。本文提出一种基于切削稳定性模型的切削数据库系统,开发了一套基于B/S架构的切削数据库系统,得到了无颤振的切削参数可行区间,并通过铣削试验验证了系统可行性。     

车铣复合功能部件设计应用

针对国内车铣复合数控机床的发展现状和前景,设计开发了"车铣复合功能部件".详细介绍了该功能部件的组成》工作原理和主要结构.该部件应用于车铣复合数控机床上,实现了机床的"一机多能",可在1台机床上完成多台机床才能完成的复杂零件的多工序加工以及复杂曲面的五轴联动加工.     

基于车铣复合加工技术的微细丝杠切削研究

车铣复合加工技术能实现以铣代车或磨高速切削回转体零件。基于此技术的微细切削无论是在生产率还是在加工表面质量上,较其它加工技术而言,更适合于微细轴类零件和具有复杂型面的微小型零件的加工。通过微细车铣切削微细丝杠试验,从切削用量和加工质量及刀具磨损方面研究了车铣复合加工技术在解决微细丝杠加工中的应用。结果表明,基于车铣复合加工技术能够实现微细丝杠的高速切削。该技术非常适合于微细丝杠零件加工。