微铣削力建模研究进展

微铣削加工是实现具有三维复杂结构和材料多样性特征的微型零部件制造的有效技术手段,具有日益广阔的应用前景。然而由于刀具尺寸及加工参数的急剧缩减,微铣削表现出显著不同于传统铣削的加工机理。作为理解微铣削加工机理的最重要基础之一,至今已有大量关于微铣削力建模的研究,但是它们主要针对单一现象或者某几个现象进行研究,尚少有系统完善的理论来解释微铣削加工的力学过程,因此对微铣削加工切削力的全面总结是非常必要的。结合国内外微铣削技术的最新研究进展,从微铣削与传统铣削的不同加工机理出发,对微铣削力建模进行全面的论述和总结,并重点介绍刀刃钝圆半径、刀具跳动、挠性变形和刀具磨损对微铣削力建模的影响。探讨了目前微铣削力建模方法中的热点与难点,并指出了现有微铣削力建模有待研究的内容。     

高速铣削过程铣削力建模及析因试验分析

根据铣削过程和铣刀的几何模型,建立铣削力的瞬时表达式和平均切削力公式,给出基于响应曲面法的切削力系数的二次多项式。综合应用析因试验设计和统计分析理论,计算切削力系数的回归系数模型并分析了切削参数对切削力系数的影响规律。     

钛合金TC11铣削力分析与建模

基于单位切削力系数法,建立了侧铣钛合金时的切削力预报模型。文中将微元切向分力、微元径向分力、微元轴向分力分别用刀面单位剪力系数和刀腹单位犁入力系数的组合来描述,切削合力则通过沿切削刃进行积分而获得。实验结果表明,仿真的铣削力曲线无论在形状上还是幅值大小以及波形变化趋势等方面都与实际测得的铣削力吻合一致。     

考虑刀具变形的球头铣刀铣削力建模与仿真

提出了准确识别参与切削的切削刃段的实体造型方法；基于铣削力与切削负载之间的经验关系，建立了三分量的球头铣刀铣削力模型；通过将刀具简化为一个悬臂梁结构，给出了刀具变形计算公式；从刀具变形对刀齿切削路径影响的几何关系出发，推导了三维进给运动下的瞬时切厚表达式。在此基础上，开发了完整的球头铣刀三轴铣削过程铣削力仿真系统。仿真计算和试验结果表明了模型及算法的正确性。     

螺纹铣削加工刀具技术

随着数控机床的普及,螺纹铣削加工技术在机械制造业的应用越来越多.螺纹铣削是通过数控机床的三轴联动,利用螺纹铣刀进行螺旋插补铣削而形成螺纹,刀具在水平面上每作一周圆周运动,在垂直面内则直线移动一个螺距.     

基于铣削力精确建模的工件表面让刀误差预测分析

航空航天制造业结构件的高速铣削加工中,在切削力作用下由整体铣削刀具挠度变形所引起的工件表面让刀误差,严重制约零件的加工精度和效率。针对这一问题,通过建立铣削力精确预测模型,结合刀具刚度特点,对工件让刀误差进行预测分析。将切削速度和刀具前角对切削力的影响规律引入二维直角单位切削力预测模型,并通过试验进行相关系数标定。借助等效前角将直角切削力预测系数应用到斜角切削力的预测,通过矢量叠加构建整体刀具三维切削力模型。分析刀具挠度变形对铣削层厚度及铣削接触中心角范围影响规律。基于离散化的刀具模型和切削力模型,建立铣削载荷条件下刀具等效直径悬臂梁模型弯曲变形计算方法。构建以刀具变形对铣削过程影响作用规律为反馈的刚性工件表面让刀误差及切削力柔性预测模型,通过整体铣刀铣削试验验证所建立理论模型的预测精度。     

涂层刀具高速铣削高硬度淬硬钢切削力研究

采用四种不同涂层硬质合金铣刀高速铣削四种不同硬度的淬硬钢材料,研究了刀具涂层成分、工件材料硬度以及切削工艺参数(切削速度、每齿进给量、轴向铣削深度和径向铣削深度)对切削力的影响。研究表明：随着切削速度的增大,淬硬钢P20和S136的切削合力影响较小,而对于淬硬钢SKD11和PM60,改变切削速度对切削合力影响显著。随着切削速度的增大,四种不同涂层刀具切削淬硬钢S136产生的切削合力先快速增大后缓慢减小,刀具切削力大小顺序一直保持为TiSiN>CrSiN>AlCrN>TiAlN,其中TiAlN涂层相对于其余三种刀具涂层在降低切削力、减少工件与刀具之间的相互摩擦具有优势。切削参数的变化对切削力的影响与淬硬钢工件硬度的变化存在相互影响,淬硬钢硬度低于HRC55时,切削工艺参数的变化对于切削力的变化影响不明显;而当淬硬钢硬度高于HRC60时,随着切削工艺参数的增大,切削力发生显著变化。     

多轴加工中刀具配置图的设计

刀具配置图是表征多轴切削时各加工刀具的刀刃直径、刀具长度和它们之间的相互位置关系的平面布置图。多轴加工在组合机床上应用相当普遍,通过集中工序,在一台机床上就能完成多种复杂工序的加工。此时,借助于刀具配置图,可将安装于各主轴的刀具系统之间、以及刀具系统...     

平头螺旋刃立铣刀切削力预报模型的建立与数值仿真(一)——刀具几何参数对铣削力的影响

铣削力对刀具变形、工件变形、刀具寿命、加工表面质最均有重要影响,是计算切削功率,设计和使用机床、刀具、夹具和优化加工工艺不可缺少的依据,并直接影响切削热的产生.由于缺乏精确的切削力信息,在生产车间实际加工中通常采用较保守的加工条件,致使加上效率降低和生产成本提高.因此建立可靠的切削力预报模型,在实际加工之前预测出切削力...     

高速铣削铝合金刀具选型及模糊综合评判

铝合金的高速铣削是高速切削技术的重要应用领域之一,高速铣削刀具的选型是企业在生产实践中面临的一个重要问题。从研究切削力入手,对刀具材料、刀具前角、刀具品牌三个因数,进行试验优化研究。运用模糊综合评判的方法对高速铣削刀具的选型进行评价。     

刀具槽型对铣削高强钢切削力及刀具磨损影响

采用两种槽型的涂层硬质合金刀具对高强度钢AF1410进行高效铣削试验,研究刀具槽型对刀具磨损和切削力的影响.试验结果表明,在整个切削过程中,两种槽型刀具的磨损主要发生在后刀面;切削前期,负倒棱较窄的刀具磨损较大;在中后期,负倒棱较宽的刀具磨损量较大,负倒棱较宽的刀具各铣削分力均较大;整个切削过程中,两种槽型刀具的切向和...     

异形螺杆铣削过程刀具磨损建模研究

介绍了一种螺杆铣削过程刀具磨损建模的方法。该方法针对螺杆加工中变切削参数的工况，提取了振动信号和功率信号的刀具磨损特征值，并建立了信号特征值与刀具磨损量之间的映射关系，从而得到刀具磨损模型。实验证明，由此建立的刀具磨损模型。能够排除切削参数变化的干扰，可以较好地反映加工中刀具磨损状态。同时也为具有时变切削参数特性的加工过程刀具磨损状态监控提供了新的研究方法。     

基于频域多目标优化的铣削力系数及偏心参数识别

在正交切削假设基础上,根据刀具运动几何关系,推导铣削力微元表达式,并从严格的铣削切屑载荷模型出发,考虑刀具偏心引起的多种效应,通过积分运算建立铣削力模型的矩阵形式.随后采用傅里叶变换得到铣削力的频域模型,并用矩阵运算对频域的仿真结果与测量结果的各次谐波进行比较分析,推导得到谐波残差的多元函数,在此基础上提出频域多目标优化的铣削力系数及刀具偏心参数识别方法.以典型航空铝合金材料的多次大偏心率铣削试验为参照,文章模型铣削力仿真误差在2%～6%范围,验证了该方法识别的铣削力系数及偏心参数准确有效.并通过与文献模型时域对比,说明频域多目标优化模型与本次试验结果更为吻合,特别在大偏心率的铣削条件下与文献模型相比有所改进.     

基于高速铣削切削力分析的刀具路径规划研究

在高速切削加工技术的基础上,研究球头铣刀在高速加工过程中切削力的特性和变化规律。以圆弧加工为例,分析了圆弧不同部位刀具加工过程中的受力情况,并给出了高速切削加工中刀具路径在曲面不同曲率处的加工工艺。在保证恒定切削力条件下,使曲面刀具路径工艺编制得到最优处理。     

高硬度合金铣削力预测研究进展

高硬度合金材料因其较高的比强度、优异的耐腐蚀和耐热性能,广泛应用于各个领域。但在实际加工过程中,由于热导系数低、弹性模量小、单位面积切削力大、刀-屑接触面积小等特性,其加工一度成为研究的难点与热点。从传统铣削和微铣削的不同加工机理出发,对高硬度合金材料铣削力建模并进行探讨。阐述了铣削力系数、铣削速度、刀刃圆弧半径、刀具跳动和挠性变形对铣削力预测的影响,分析了高硬度合金材料铣削力预测中的一些热点与难点以及目前铣削力建模存在的问题。     

PCD刀具铣削YG15硬质合金的试验研究

为了研究硬质合金切削加工性能,使用PCD刀具进行了单因素铣削试验,测量了切削力和加工表面粗糙度,观察了加工表面形貌和刀具磨损.结果 表明:切削力和表面粗糙度随每齿进给量和铣削深度的增大逐渐上升,随主轴转速的变大略微下降,获得最小表面粗糙度为0.029μm.由于硬质颗粒的拔出、断裂以及粘结相的剥落等原因,导致加工表面上形...     

铣削刀具进展

随着制造商不断推出具有更强功能和更高效率的产品,零件的制造变得越来越复杂,难度也变得越来越高。除了具有复杂的轮廓和更严格的公差外,零件通常还采用高性能的材料制成,这虽然提供了所需的强度和可靠性,但也对可加工性产生了不利影响。刀具制造商持续不断地开发新型刀具,旨在最大限度地提升加工效率。铣刀技术的进步就是证明这种努力的一个典型例子。一直以来,整体硬质合金刀具都提供了极高的金属切除率和绝佳的精度。     

涂层刀具高速铣削碳纤维复合材料的铣削力研究

由于碳纤维复合材料(CFRP)的各向异性,纤维的铺层方向对其整体性能有重要的影响。本文采用斜角自由切削方法对具有12种不同纤维方向的T800、T700和T300碳纤维复合材料的切削力进行了试验研究,得出了CFRP单向层合板在不同基体类型和不同纤维方向下切削力的变化规律,并分析了纤维结构对切削力的影响机理。结果表明:基体类型对切削力的影响均匀稳定,无方向性;纤维方向对切削力的影响具有显著的方向性,对切削力影响的强弱关系为F_XF_ZF_Y。     

整体CBN刀片铣削钛合金时的刀具损坏有限元分析

利用ABAQUS有限元仿真软件对钛合金粗加工进行了铣削仿真,采集仿真结果中的切削力,重新建立整体CBN刀片的三维有限元模型,将采集的切削力施加在CBN刀片的模型上,分析刀片的损坏情况。结果表明:CBN刀具切削钛合金时,当切削深度大于3mm时,刀尖圆弧容易发生崩刃,刀具的切深线附近容易发生脆性破损。     

瞬时铣削力建模与铣削力系数的粒子群法辨识

为获得精确的瞬时铣削力模型,对微元铣削力进行分析,建立了微元铣削力模型。依据立铣加工的特点,提出了微元铣削刃参与铣削的判断方法,给出了具体的计算公式。在此基础上,建立了包含剪切效应和犁入效应的瞬时铣削力模型。利用粒子群算法收敛速度快的优点,提出了基于粒子群的单位铣削力系数辨识方法,给出了算法的实现步骤。铣削试验结果表明,该方法能够精确辨识出单位铣削力系数,利用所提出的瞬时铣削力模型获得的铣削力预测值与铣削力实测值的大小和变化趋势基本一致。