基于Rényi熵的铣削过程稳定性预测研究

颤振现象会严重制约铣削加工的质量与效率。为实现无颤振高效铣削,提出了一种基于Rényi熵的铣削过程稳定性时域预测方法。即先用变步长龙格-库塔法求解铣削动力学微分方程,获得振动位移、切削力等时域信号;再计算仿真时域信号的Rényi熵并依据设定的颤振阈值确定给定切削条件的铣削稳定性。将仿真得到的稳定性叶瓣图与颤振验证试验结果进行对比,验证了所提出预测方法的正确性。     

Cr12MoV铣削稳定性预测及实验研究

基于结构动力学原理,考虑铣削系统动态特性对铣削稳定性的影响,建立了铣削加工Cr12MoV的动力学模型和稳定域的预测模型.在此理论基础上,应用Matlab软件进行不同铣削方式的数值模拟,分析获得切削系统的稳定性叶瓣图;利用Cr12MoV进行铣削振动试验,研究铣削方式和铣削速度对试件表面粗糙度的影响规律,试验结果与模拟仿真的叶瓣图进行对比,从而验证稳定性叶瓣图和理论模型的正确性.     

石蜡辅助加固钛合金薄壁件铣削稳定性研究

针对钛合金薄壁件刚度低、加工过程容易产生让刀、振动等问题,采用石蜡辅助加固的工艺措施,通过采用石蜡加固提高工件刚度的方法来实现钛合金薄壁件的加工稳定性。设计石蜡填充钛合金框类薄壁件铣削实验,对实验过程中的振动加速度信号和已加工表面质量进行分析对比,并研究石蜡辅助加固对钛合金薄壁件加工性能改善的作用机理。结果表明采用石蜡辅助加固能够有效提高钛合金薄壁件加工过程中的稳定性。     

考虑过程阻尼的切削稳定性建模与仿真分析

介绍了考虑过程阻尼影响的切削动力学模型,及切削稳定性解析求解方法;利用开发的仿真程序分别对车削和铣削的稳定性进行了仿真分析,模型与仿真程序的正确性得到了切削试验的验证。对比考虑过程阻尼影响前后的切削稳定性叶瓣图发现,考虑过程阻尼影响可显著提高低速区的稳定性极限值。考虑过程阻尼影响的切削稳定性仿真结果,可用于指导航空难加工材料的高效切削。     

薄壁零件的切削颤振研究进展

刀具与工件之间的颤振,一直是学术界和工程界的研究热点。薄壁结构零件由于自身结构特点,在加工过程中极易发生变形和切削颤振,这对提高加工质量和加工效率十分不利。回顾切削颤振的机理研究历史,尤其是铣削加工稳定性的机理、动力学模型以及薄壁结构零件铣削颤振的研究情况,并综合介绍国内外在颤振预报与控制方面的研究进展,为最终实现减小或消除加工颤振的研究目的提供有益的参考。     

航空腔型薄壁件铣削变形的预测

针对应用在飞机中的腔薄壁件刚性差、极易产生加工变形,从而导致加工精度难以保证的问题,采用三维有限元方法,对在铣削力和初始残余应力场作用下的航空薄壁框类零件的加工变形进行了分析计算,得到了其加工变形规律。最后通过铣削试验验证了得到的变形规律的正确性,本研究可为预测和控制航空腔薄壁零件的加工变形提供方法和依据。     

基于改进欧拉法的铣削稳定性半解析法预测

针对基于再生颤振理论构建的铣削动力学模型,提出一种基于改进欧拉法用于预测铣削稳定性的半解析方法。该方法首先利用改进欧拉法推导出传递矩阵,然后利用Floquet理论判断特定切削状态的稳定性,进而通过改变主轴转速和轴向切削深度获得铣削稳定性叶瓣图。与半离散法仿真结果对比分析发现,在保证预测精度的前提下,基于改进欧拉法的铣削稳定性求解方法计算效率更高。     

紫铜薄壁零件微铣加工变形分析及预测

针对紫铜薄壁微铣削加工过程中的位移变形问题,建立了铣削力数学模型,采用四边形薄板单元有限元方法对薄壁铣削的位移变形进行分析预测。为了验证铣削力模型和薄壁变形预测的准确性,利用金刚石微铣刀对紫铜进行铣削试验。最后,通过光学显微镜和扫描电镜进行观测。结果表明:本文试验结果与仿真结果几乎吻合,证明本文建立的铣削力模型及采用的薄板变形分析方式可以有效地预测加工变形,且载荷位置与薄壁变形关系密切,切削变形随薄壁厚度的减小而快速增大。     

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.     

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。     

薄壁件铣削加工颤振的图像特征提取与识别

目前,针对薄壁件铣削加工过程中的颤振识别问题,普遍采用传感器信号进行判别与预测,而没有建立颤振特征与加工表面的相关联系.本文利用图像处理与模式识别技术,通过铣削表面图像实现薄壁件加工状态的精确辨识与预测.首先,设计了混合滤波方案,实现了采集图像的预处理;然后,通过改进的局部二值模式和灰度共生矩阵提取图像的颤振纹理特征,...     

铣削稳定性预测的时间有限元法

为减小切削颤振对加工的影响,提出一种时间有限元预测法来预测铣削稳定性。将动态切削颤振模型简化为一阶时滞微分方程组,基于时间有限元法及Floquet原理预测动态铣削过程的稳定性极限。对该方法的预测值与Insperger提出的时域半离散法的预测值进行比较可知,该方法能有效地预测动态铣削稳定性,并利用一组实验证实了该方法的正确性。采用该方法选择铣削参数可以有效降低切削颤振对加工过程的影响,对提高铣削加工效率和加工质量有重要意义。     

航空铝合金薄壁件加工变形有限元仿真与分析

综合考虑薄壁件粗精加工工序,建立了薄壁件铣削加工全过程三维有限元模型,系统地研究了残余应力施加、切削力建模及动态加载、材料去除等加工过程建模所涉及的关键技术.通过自行构建的加工仿真平台,对处在不同毛坯初始残余应力分布情况下的薄壁件分别进行了加工过程模拟.仿真结果表明,加工过程中残余应力对切削力引起的薄壁件加工变形具有重要影响,较大的初始残余应力导致薄壁件侧壁首末自由端附近产生加工变形波动,容易引起或加剧切削振动, 严重影响其加工精度及表面质量.     

铣削加工监测系统

针对铣削加工系统中颤振产生的特点,利用随机包容原理,探讨了受时变干扰的切削过程的稳定性问题,提出了一种切削加工颤振的监控方法,并通过数控铣床系统的实验进行了验证。结果表明,这种监控系统将有助于提高切削系统的稳定性。     

薄壁零件高速铣削振动影响因素研究

铣削振动埘薄壁零件的加工过程有很人的影响.进行了薄壁件动态特性分析工艺试验,在不同走刀顺序、小同切削参数下进行了振动位移动态信号分析,对试验结果进行了讨论;研究了几种切削参数对薄壁零件加工颤振的影响,通过对比,得到了系列有益的结论:为了保证薄壁零件加工过程的平稳和加工质量,应采用火径向切深、小轴向切深的切削方式、选择合适的每齿进给量和切削速度等,为进一步研究薄壁件切削加工动态特性、进行切削参数优选奠定了基础.     

铣削过程的计算机仿真及试验研究

介绍了铣削过程的理论建模方法和铣削过程稳定性试验分析方法。通过所建理论模型及铣削试验讨论了铣削过程中强迫振动、颤振的产生条件及特点。同时,理论与试验分析表明强迫振动随切削速度的增加而增强,颤振随切削速度变化具有一定的周期性;稳定铣削过程振动能量的分布主要集中在刀齿通过率及其整数倍频率处,发生铣削颤振时振动能量分布主要集中在系统低阶固有频率附近。     

万能回转头铣床的铣削颤振

本文介绍了在万能回转头铣床上进行铣削试验的结果,对铣削过程中产生的颤振类型进行了分析和判别,讨论了切削过程和机床结构对铣削稳定性的影响,并从抑制铣削颤振的角度提出了改进机床结构的意见。     

飞机蒙皮侧壁铣切时域参数模型与粒子群优化

飞机机翼蒙皮为薄壁件且涉及大量减薄工序,易引起刀具零件颤振,优化工艺参数可有效抑制颤振发生.通过精铣侧壁工序研究工步间均衡分配稳定轴向切深与转速的算法,抑制颤振并优化蒙皮减薄工序耗时.采用双自由度动力学模型描述小径向切深精铣侧壁工艺过程,以半离散方法求解时滞微分方程,得到有关转速和极限轴向切深稳定切削工艺叶瓣图.以转速...     

薄壁板高速铣削加工过程中的让刀误差预测

为了研究薄壁工件在铣削加工过程中的让刀误差以及获得使让刀误差较小的优化铣削参数，以薄壁板为例，在进行高温拉伸试验和高速压缩试验获得材料力学性能的基础上，建立了薄壁板铣削过程的热力耦合有限元模型.通过模拟螺旋立铣刀与工件材料之间相互的物理作用，获得了铣削力的变化曲线和铣削热的分布，同时得到了在刀具与工件之间物理作用下壁板随刀具的旋转与进给运动而产生的让刀变形，从而得到了薄壁板在铣削过程中的最大让刀误差.根据该有限元模型的结果可以优选薄壁件铣削用量，优化刀具几何形状，弥补让刀变形.     

发动机主轴滚子轴承铣削加工稳定性模糊控制方法的研究

为了进一步保障发动机主轴滚子轴承的加工质量,提出了发动机主轴滚子轴承铣削加工稳定性的模糊控制方法,构建了滚子轴承铣削加工模型,深入分析了铣削加工颤振产生的机理。基于模糊集合理论设计了模糊PID控制器,建立了颤振频率模糊PID控制流程,实现了对发动机主轴滚子轴承铣削加工稳定性的模糊控制。实验结果表明,应用提出方法后,能有效控制铣削加工颤振频率,滚子轴承表面振纹显著减少甚至消失。