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。     

微细铣削加工再生颤振的研究(英文)

微细铣削是利用微铣刀在高转速下加工复杂三维结构的制造技术。再生型颤振能引起刀具的严重磨损,降低零件的加工质量,是微细铣削加工面临的主要挑战之一。铣削加工过程中切削系数和系统动态特性的多变影响颤振稳定性。针对该问题,建立了考虑再生效应的微铣削动态铣削力模型和颤振稳定域解析模型,通过模态试验获得机床 - 刀具系统的频响函数,综合使用铣削稳定性判据进行数值分析,获得了颤振稳定域解析解。最后进行了颤振稳定性加工实验,验证了建立的颤振系统动力学模型和颤振解析模型的正确性。     

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。     

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。     

一种快速的变螺旋铣刀铣削稳定性预测方法

变螺旋铣刀铣削作为一种有效的颤振控制策略,已经受到了广泛关注。由于在建立的变螺旋铣刀铣削动力学方程中,出现了由铣刀变螺旋特性引发的系统变时滞相,而现有方法无法求解该问题。针对该问题,提出了对刀具进行轴向离散,而后将每个离散后的变螺旋刀具单元,近似模拟成变齿距刀具,从而完成变时滞微分方程向多时滞微分方程的转化。通过与前人研究工作作比较以及模型验证与分析可知,所提出的方法具有良好的预测变螺旋铣刀铣削稳定性的能力,更高的计算精度、收敛效率和计算效率。     

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。     

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。     

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。     

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。     

钛合金超声椭圆振动铣削参数对切削力的影响

钛合金航空薄壁结构件在铣削过程中受力形式复杂,切削力较大。超声椭圆振动切削的特点是切削刀具的刀尖按椭圆轨迹运动,进行高频间歇性切削,有助于降低切削力。铣削时改变切削参数将对切削力产生不同影响。采用自行研制的螺纹式椭圆激励式超声振动铣削刀柄装置,针对钛合金薄壁件进行实验,结果表明:相较于普通铣削,随着每齿进给量的增大,超声椭圆振动铣削均可减小钛合金薄壁件在铣削加工过程中的切削力,降幅可达35%以上。     

激光选区熔化钛合金超声辅助铣削性能研究

目的 针对激光选区熔化钛合金开展超声振动辅助铣削性能和作用机理研究,提高增材制造钛合金表面加工质量、加工精度及加工效率,推动增材制造钛合金构件在高端装备业领域的广泛应用。方法 在传统铣削和超声振动辅助铣削下,采用聚晶金刚石刀具开展激光选区熔化钛合金铣削试验研究,分析不同条件下的表面硬度、切削力、表面形貌、表面粗糙度和切屑黏结的差异性。结果 激光选区熔化钛合金硬度单次测量及其平均值均高于传统钛合金。常规干铣削激光选区熔化钛合金时,切削力随着转速的增大而呈现下降趋势,随着进给速度和切削深度的增加表现出逐渐增大的趋势。在传统铣削下,传统钛合金表面形貌存在明显的刀具划痕,而超声振动铣削时,激光选区熔化钛合金表面形貌总体表现出更加的光滑和平整。激光选区熔化钛合金在常规铣削和超声辅助铣削过程中,刀具前后刀面都出现了严重的钛合金切屑黏结现象。结论 激光选区熔化钛合金常规干铣削时,增大转速或降低进给速度和切削深度能够降低切削力。在相同切削参数下,激光选区熔化钛合金超声铣削质量优于传统钛合金常规铣削表面质量。激光选区熔化钛合金表面质量改善的作用机理主要归因于激光选区熔化钛合金的金相组织特性及超声振动时断...     

基于正交试验TA15钛合金铣削性能研究

铣削广泛应用于航空钛合金产品的加工制造,合理选择铣削参数对保证其加工精度和表面质量具有重要意义.采用TA15钛合金作为试验材料,运用正交试验方法,分析研究铣削该钛合金材料时铣削力随铣削速度、每齿进给量、铣削深度和铣削宽度四个因素变化的规律,通过多元线性回归分析得出铣削力的经验公式,并通过单因素试验验证了该公式的正确性,研究结果对指导钛合金材料的实际生产具有重要的意义.     

Advanced cutting conditions for the milling of aeronautical alloys

This paper deals with possible improvement aspects on the chip cutting milling of two alloys that are used frequently in the aerospace industry, in particular the titanium alpha–beta-based alloy Ti6Al4V and the nickel alloy usually known as type 718. Both alloys are used widely in the manufacture of different turbo-engine parts, considering their excellent mechanic features, and their resistance to high temperatures. These alloys, however, are extremely difficult to be milled, due to different factors, which are analysed later in this paper. For of this reason, their milling, drilling, and turning are carried out at very low speeds and feeds. This paper studies the tool influence as to its geometry and coating, and as to the parameters of the process (i.e. cutting speed, tooth feed, and depth of radial cut), looking for an increase in the productivity of the milling process. The cutting conditions thus searched for are successful in increasing the efficiency in the milling of actual parts in this field.     

钛合金轴向超声振动铣削切削力仿真研究

针对钛合金难加工问题,将超声振动引入到对钛合金的铣削加工中,实现刀具、工件周期性接触分离,从而降低切削力、改善加工质量。以TC4为研究对象,以切削力为研究切入点,通过ABAQUS建立三维铣削仿真模型。对比分析超声铣削和普通铣削在切削力曲线特征以及数值大小上的差别,并通过观察切屑特征分析切削力的波动及稳定性。结果表明:轴向振动铣削有利于降低铣削过程中的切削力,提高切削稳定性。     

High-speed milling of titanium alloys using binderless CBN tools

The performance of conventional tools is poor when used to machine titanium alloys. In this paper, a new tool material, which is binderless cubic boron nitride (BCBN), is used for high-speed milling of a widely used titanium alloy Ti–6Al–4V. The performance and the wear mechanism of the BCBN tool have been investigated when slot milling the titanium alloy in terms of cutting forces, tool life and wear mechanism. This type of tool manifests longer tool life at high cutting speeds. Observations based on the SEM and EDX suggest that adhesion of workpiece and attrition are the main wear mechanisms of the BCBN tool when used in high-speed milling of Ti–6Al–4V.     

深通孔键槽铣床柔性转轴振动特性研究

为探寻深通孔键槽专用铣床柔性转轴加工过程中的振动特性,结合机床结构,运用欧拉-伯努利理论推导出转轴径向的振动位移响应函数模型,〖JP2〗得到工艺参数单因素变化下转轴的振动位移响应曲线。开展转轴振动试验测试,分别比较转轴振动位移幅值的理论与试验值,相对误差均在10%内,表明理论与试验的一致性较好,验证了柔性转轴振动理论模型推导的正确性。模型数据和试验结果表明：在机床铣削过程中,应尽量选择小的铣削深度、多齿数铣刀配〖JP〗合小的每齿进给量及相对较小的铣削速度,使铣削过程更平稳,降低对深通孔键槽加工质量的影响。该研究结果为机床产品设计提供参考。     

超声振动辅助铣削研究进展

超声振动辅助铣削是一种将超声振动以不同方式施加到刀具或者工件上从而实现振动切削的加工方式,相比传统铣削,可有效降低切削力和切削温度,改善加工表面质量,提高零件的使用性能。通过系统地介绍超声振动辅助铣削在工艺参数选择、加工材料匹配等方面的研究进展,总结了现有研究和应用中存在的问题及解决方案。综合了近年来对不同振动方式的超声振动辅助铣削的研究进展,并对未来研究和应用的发展趋势进行了展望。     

纵扭复合超声振动铣削SiCp/Al表面质量研究

SiCp/Al复合材料具有优异的性能,在航天航空、光学行业、汽车工业等高科技领域得到了广泛应用,但它在塑性和硬度之间差距巨大,使得超精密加工显得非常困难。建立超声铣削动力学模型,采用单因素法检测分析了SiCp/Al复合材料在不同主轴转速、铣削速度和铣削深度下的表面粗糙度与表面形貌,建模仿真了纵扭复合超声振动刀刃铣削轨迹,得到了影响加工表面质量规律及机制。研究发现主轴转速为3000 r/min、铣削速度为180 m/min时,表面粗糙度值最小;材料表面质量随铣削深度的增加而下降。为SiCp/Al复合材料铣削加工提供了合理工艺参数,提高了加工效率,降低了刀具磨损,延长了刀具使用寿命。     

基于自适应控制技术的铣削参数优化

采用BP神经网络算法应用于铣齿功率建模能较准确地预测铣齿功率大小,进而运用STATISTICA的正交设计优化试验数据对滚齿机进行再制造,通过在主轴箱加设传感器实现了机床振动稳定性的的在线监控,分析各个切削状态下主轴箱振动同铣削功率的关系,进行优化切削参数,实现了数控系统与在线监控技术的自适应闭环监控.完成了4m大型滚齿机向高速铣齿机床SKX-4000的智能化再制造.结果表明,采用的控制策略能适应强力铣削的工况变化,稳定地控制加工过程,达到保护机床、刀具和提高加工效率的目的.