高速车削加工颤振稳定域建模与验证

再生颤振是制约高速车削加工效率、加工质量和刀具寿命的主要因素。以高速车削加工为研究对象,建立了考虑再生效应的高速车削动态切削力模型和颤振稳定域解析模型;通过模态实验获得机床系统的频率响应函数,在此基础上综合使用车削稳定性判据进行数值分析,获得了车削颤振稳定域解析解;进行了车削颤振稳定性时域仿真,获得了车削过程的切削力和刀具动态位移。仿真实验结果与解析解吻合良好,验证了建立的车削颤振系统动力学模型和颤振解析模型的正确性。     

铣削加工颤振稳定域影响参数研究及优化

建立圆柱形铣刀铣削加工动态切削数学模型,采用一种解析法计算并绘制稳定域图,获取加工稳定性随工艺参数变化的规律。分析系统参数对铣削加工颤振稳定特性的影响,提高固有频率、增大系统刚度和阻尼有助于提高系统加工稳定性。基于动态变化的稳定域图及共振功率半频带频率,提出一种铣削稳定性约束下铣削参数优化模型,获取最大加工效率下的主轴转速、径向进给量及轴向进给量参数的最优值。开发铣削稳定性分析仿真软件,实现铣削颤振稳定域分析、共振区域分析、铣削参数优化等功能。将复杂设计分析过程工程实用化,具有工程应用价值。该方法同样可推广到磨削、车削的颤振分析。     

圆角铣削动态切削力方向力系数的时变性研究

针对圆角铣削加工过程切削力不稳定问题,建立考虑再生颤振作用下的圆角铣削动态切削力模型,通过铣削过程中刀具相对于工件坐标的变化,推导切入、切出角随刀具角速度变化的计算公式,研究动态切削力的方向力系数的时变性问题,在仿真得到的颤振稳定性叶瓣图基础上,对圆角铣削在颤振条件下方向力系数的时变性处理的正确性进行验证,并分析了切削力系数及铣刀齿数对颤振稳定性的影响,为圆角铣削切削参数的选择提供了可靠依据。     

变齿距铣刀高速微铣削的动态特性及稳定性研究

在高速微铣削加工过程中,提高生产效率和零件质量的需求日益强烈,这使得机床一直在系统的动态稳定性极限附近工作,而机床颤振的存在是限制微铣削加工生产率的主要障碍.基于颤振稳定性的准确预测,能采取一些措施来提高动态稳定性极限,例如通过改变铣刀结构.提出了数值分析与铣削实验相结合的方法,采用变齿距微铣刀来研究铣削加工的动态特性和稳定性.另外提出了采用时域仿真的输出力来表征加工稳定性的新方法,采用变齿距铣刀可以非常有效地提高某些速度范围的颤振稳定性.对于选定刀具的加工,这种方法可以用于加工优化,或在设计阶段预测刀具新型结构的性能.     

变齿距铣刀高速微铣削的动态特性及稳定性研究（英文）

在高速微铣削加工过程中,提高生产效率和零件质量的需求日益强烈,这使得机床一直在系统的动态稳定性极限附近工作,而机床颤振的存在是限制微铣削加工生产率的主要障碍。基于颤振稳定性的准确预测,能采取一些措施来提高动态稳定性极限,例如通过改变铣刀结构。提出了数值分析与铣削实验相结合的方法,采用变齿距微铣刀来研究铣削加工的动态特性和稳定性。另外提出了采用时域仿真的输出力来表征加工稳定性的新方法,采用变齿距铣刀可以非常有效地提高某些速度范围的颤振稳定性。对于选定刀具的加工,这种方法可以用于加工优化,或在设计阶段预测刀具新型结构的性能。     

薄壁件铣削系统动态特性及稳定性分析

颤振失稳现象是铣削过程中降低加工表面质量的一种不利因素,针对此问题采用颤振稳定性解析算法建立铣削过程的动态铣削模型,以钛合金ZTC4/42C薄壁件铣削参数作为研究对象,通过仿真绘制出转速和切削深度相关的稳定性叶瓣图;其次,分别对影响铣削稳定性的机床系统的模态因素、刀具几何参数和材料特性进行了分析,研究结果可以为钛合金薄壁件铣削加工提供理论支持。轴承接触点的刚度值与切削稳定性所需的刀尖点频响函数信息密切相关,采用有限元软件对主轴系统进行动态特性研究,借助仿真分析得到刚度与刀尖点频响函数之间的内在关系。     

考虑刀具螺旋角的薄壁件高速铣削稳定域预测

针对薄壁件铣削时由于刀具螺旋角对颤振稳定域的影响而不能确保铣削稳定及材料去除率的问题,基于刀具螺旋角对刀具与工件接触状态的影响,建立了考虑刀具螺旋角的薄壁件高速铣削动力学模型;通过实验结合半离散法解析铣削动力学模型,得到了考虑刀具螺旋角的稳定域lobe图,新的稳定域不仅识别出原稳定域中不稳定的参数组合,而且还拓宽了稳定铣削的主轴转速范围,避免了参数优化后依然会发生颤振的可能,从而更好的提高切削效率。     

薄壁件铣削加工颤振控制研究

针对薄壁支架加工过程中出现的颤振现象,通过铣削加工颤振机理分析,并进行切削参数优化,解决了加工过程中的颤振问题。首先通过建立有限元模型,进行零件模态分析,获取零件动态特性;接着通过试验与仿真相结合的方式,获取机床-刀具系统的颤振稳定域;并进行稳定域内参数优化、零件动态特性与切削参数对比分析,最终获取避免加工颤振的切削参数,并进行加工验证试验,解决了加工颤振问题,提高了产品质量。结果表明通过切削参数优化可有效解决加工过程中得颤振问题。     

基于NC物理仿真的钛合金薄壁件颤振预测研究

针对钛合金薄壁零件在铣削加工过程中存在的切削颤振问题,以多框类零件为对象,建立了基于NC物理仿真的钛合金薄壁零件颤振预测模型,解决了钛合金零件在工艺准备初期即实现颤振的预报。首先通过试验与仿真相结合的方式,获取工艺系统的颤振稳定域,并进行稳定域内参数优化;其次通过建立有限元模型,进行零件模态分析,获取零件加工过程中的动态特性,确定最优刀具路径;最后利用NC物理仿真软件对零件进行切削过程仿真,预测切削过程中颤振是否发生。结果表明,通过此类技术,可直观有效地跟踪加工过程,提高薄壁件加工稳定性。     

高速铣削加工表面位置误差的频域分析（英文）

在高速铣削加工过程中,提高轴向切削深度和主轴转速可以获得较高的材料去除率,然而限制轴向切削深度提高的一个因素是加工颤振。高速铣削系统动态失稳可能导致加工零件的表面几何精度偏差。分析高速铣削的表面位置误差对表征切削过程、刀具寿命估算和加工优化都起着重要作用。因此,在不考虑再生颤振影响的前提下,提出了一种数值分析和加工实验相结合的方法来研究表面位置误差。首先,构建了高速铣削加工过程模型,然后建立了动态铣削力模型,并推导了表面位置误差的分析方法。通过数值分析和铣削实验相结合,得到了高速铣削加工的稳定性叶瓣图。接下来,研究了逆铣削加工过程的表面位置误差,并详细分析了主轴转速和轴向切削位置对表面位置误差的影响规律。最后,把稳定性叶瓣和表面位置误差数据组合在同一个图里得到了高速铣削加工的综合分析图。借助综合分析图,能预测表面位置误差和优化高速铣削的工艺条件。     

高速铣削加工表面位置误差的频域分析

在高速铣削加工过程中,提高轴向切削深度和主轴转速可以获得较高的材料去除率,然而限制轴向切削深度提高的一个因素是加工颤振.高速铣削系统动态失稳可能导致加工零件的表面几何精度偏差.分析高速铣削的表面位置误差对表征切削过程、刀具寿命估算和加工优化都起着重要作用.因此,在不考虑再生颤振影响的前提下,提出了一种数值分析和加工实验相结合的方法来研究表面位置误差.首先,构建了高速铣削加工过程模型,然后建立了动态铣削力模型,并推导了表面位置误差的分析方法.通过数值分析和铣削实验相结合,得到了高速铣削加工的稳定性叶瓣图.接下来,研究了逆铣削加工过程的表面位置误差,并详细分析了主轴转速和轴向切削位置对表面位置误差的影响规律.最后,把稳定性叶瓣和表面位置误差数据组合在同一个图里得到了高速铣削加工的综合分析图.借助综合分析图,能预测表面位置误差和优化高速铣削的工艺条件.     

高硬度航空合金铣削颤振研究进展

高硬度、高强度合金在航天航空领域的应用越来越广泛,但这类合金在铣削过程中存在铣削力过大而容易引起刀具颤振的问题,而刀具颤振会降低工件的最终表面质量和生产效率。为了减少刀具颤振对加工质量的影响,铣削颤振稳定性预测被广泛应用于高硬度合金铣削的研究中。综述了高硬度航空合金铣削过程颤振稳定性分析的研究现状,重点阐述再生型颤振的动力学建模,分析刀具颤振与磨损的相互关系,介绍了近年来铣削颤振稳定性研究中抑制颤振的研究成果。     

影响铣削颤振稳定性的因素与规律分析

应用Altintas切削颤振理论实现了铣削颤振的预测,并对影响铣削稳定性的机床系统因素进行了分析。研究发现,稳定性叶瓣图会受到机床的主轴-刀具系统模态参数影响,尤其是模态刚度、阻尼比和固有频率。另外,通过系统动刚度相同的条件下不同的阻尼比和模态刚度组合对铣削稳定性的影响分析发现,模态刚度对系统稳定性的影响要大于阻尼比的影响程度。分别对影响铣削加工稳定性的刀具参数、工件材料特性以及切削参数等因素及其对铣削稳定性的影响规律进行了分析。结果显示:减小刀具齿数、刀具螺旋角和刀具悬伸量,并增大刀具直径对于改善切削颤振有益;具有较小切向切削力系数和径向切削力系数的材料更容易实现稳定切削;减小铣削宽度,并采用顺铣方式,系统的临界切深更大。     

薄壁件铣削加工稳定性分析及试验验证

薄壁件由于刚性差,在铣削过程中难免会出现各种扰动,从而容易发生颤振,严重影响了零件的精度和表面质量。在分析薄壁件铣削过程中的动态位移和动态切削力的前提下,建立了薄壁件侧铣工艺系统的动力学模型和薄壁件再生颤振系统的传递函数。在此基础上应用有限元分析技术对铣削工艺系统进行了模态分析并绘制了工艺系统的稳定性叶瓣图,为稳定的切削参数的确定提供了参考。切削实验验证了所构建的模型和方法对于防止切削颤振是正确和可行的。     

基于斜角切削模型的铣削加工稳定性研究

针对零件加工过程中发生的颤振现象,结合大型A/B摆五轴龙门铣床,在斜角切削模型的基础上进行了铣削稳定性的研究。基于斜角切削的工作正交平面和法平面参考坐标系,引入切削力系数的修正形式;将切削刃微元在局部坐标系下进行切向、径向分解,经过坐标变换得到在整体坐标系下的切削分量,通过积分求和得到整个铣刀上的切削力。在此基础上采用完全离散解析法对颤振稳定域叶瓣图进行仿真,仿真结果表明,铣削过程中参数选取与颤振临界切削深度存在非线性关系;随着斜角切削刃倾角的增大,临界切削深度加深,稳定区域变大,铣削加工颤振的稳定性得到改善。     

MDH80加工中心铣削稳定性研究

为了提高发动机缸体与缸盖结合面的表面加工质量,研究了铣削加工过程中的颤振稳定性问题。进行了刀具—主轴锤击模态试验和铣削力仿真实验,获得了所用刀具的低阶模态参数及铣削力系数。构建了铣削颤振的稳定性叶瓣图,用于指导切削参数的选择和优化。通过该方法可以选取合适的主轴转速和切削深度,避免加工过程中颤振的发生,提高工件表面的加工精度,并对加工刀具及机床本身有保护作用,可提高其使用寿命。     

铍铜合金铣削过程刀具黏附现象对切削颤振影响分析

为了满足高精密铍铜件表面的加工要求,研究刀具表面黏附过程对切削系统和已加工表面的影响,有利于提高加工质量和加工效率。通过建立二自由度切削颤振系统,结合工件材料特性、黏结过程和断续切削过程,采用单因素高速铣削实验方法,解析刀具损伤、切削颤振和已加工表面的内在联系,并通过电镜扫描和白光干涉对刀具表面和已加工表面进行对比分析。切削速度和黏附程度的差异性,极大地影响了切削过程的稳定性,导致已加工表面缺陷的产生。不同黏附环境往往导致了不同的切削状态,尤其是高黏附率环境下的刀具表面黏附有利于维持切削刃形态和减缓加工颤振现象。     

T2纯铜高速铣削刀具磨损对表面形貌的影响

目的 满足T2纯铜与日俱增的加工需求,改善T2纯铜的加工质量,探究不同铣削速度下刀具损伤和已加工表面形貌之间的内在联系。方法 根据单因素试验结果,研究铣削速度对于刀具磨损的影响。在磨损刀具铣削力模型和已加工表面应力模型的基础上,从铣削力、刀具损伤形式以及磨损机理出发,分析刀具磨损对于已加工表面质量的影响,解析表面缺陷产生的原因,并通过光学和电子显微镜对磨损后的刀具表面形貌及已加工表面缺陷进行分类表征。结果 当铣削速度较低时,刀具严重的崩刃现象引起了系统铣削力急剧增加,这极大的破坏了铣削系统的稳定性和已加工表面的应力状态,并导致表面粗糙度增大,形成颤振波纹、表面撕裂等加工缺陷。而当铣削速度较高时,由于刀具的损伤较轻,铣削系统相对稳定,已加工表面仍然保持较好的加工质量,特别是铣削速度为600 m/min时,表面粗糙度Sa和Sq的值达到了1.80 μm和2.25 μm,在刀具磨损后仍然分别保持在2.20 μm和3.10 μm左右。结论 在T2纯铜的铣削加工中,提高铣削速度对延长刀具寿命,改善已加工表面质量有积极作用。     

基于高速铣削的微细电极加工方法

微模具型腔的高效、高精密加工,一直是制约微模具制造技术发展的瓶颈问题.以微细 电火花加工用的圆柱阵列结构微细电极为对象,研究了应用高速铣削加工技术,实现微细电极的高效、高精密加工方法.通过优化分析微细电极结构和高速铣削加工参数及刀具路径,获得了尺寸和形状精度及表面质量均满足要求的阵列结构微细电极,并以制得的微细电极进行...     

基于切削参数的高速铣削系统稳定性研究

切削中的振动对加工质量有很大的影响,通过高速铣削试验及仿真分析,对基于工艺参数和刀具参数的高速铣削系统稳定性进行研究,得到了主轴转速、进给量、切削深度、刀具几何参数等对切削颤振系统稳定性的影响规律。试验所得结果为高速铣削加工切削用量的合理选择,特别是加工参数的优化提供了参考。