微细铣削技术研究综述

微细铣削可以加工三维自由曲面及复杂零件,其应用前景日益广阔。然而由于刀具尺寸及加工参数的急剧减小,微细铣削表现出显著不同于传统铣削的切削特性,因此近年来研究人员对微细铣削技术进行了广泛研究。微细铣削的加工过程复杂,涉及到许多方面,综述国内外在微细铣削方面的研究,总结了微细铣削加工过程中最小切削厚度、切削力、表面粗糙度、刀具磨损及其他方面研究的最新进展。探讨了微细铣削所研究的各方面的发展趋势,并对其应用前景进行了初步讨论。     

考虑刀具和工件动态耦合特性的薄壁件铣削稳定性研究

针对薄壁零件加工过程中的颤振现象,考虑刀具和工件的动态耦合特性,建立多自由度铣削颤振模型,并针对刀具和壁板类薄壁工件进行模态实验,获取相对传递函数,采用解析法(ZO A)绘制了颤振稳定性叶瓣图。通过对比仅考虑刀具或工件的动态特性,最终得到薄壁件多自由度系统稳定性极限预测模型。该模型精确绘制了薄壁件铣削稳定性叶瓣图,对以后的生产加工提供指导。     

铝合金材料数控加工残余应力的分析

以给定刀具特性和工件材料(7050-T7451)为对象,将铣削力试验结果作为有限元分析铣削加工过程的条件,分析计算了影响被加工零件尺寸稳定性即加工变形的主要因素──残余应力,并建立了铣削产生的残余应力与铣削参数间的数学关系式。在分析计算过程中,利用有限元软件中的生死单元思想,模拟加工过程的材料去除现象,同时考虑到刀具切入工件时的冲击效应,采用微时间步来模拟刀具接触工件瞬间的力学性质,从而使计算结果更贴近真实。     

薄壁件模态分析及铣削稳定性分析

薄壁件壁薄、刚性差,加工时易产生切削颤振,本文建立考虑刀具和工件刚度特性的薄壁件铣削动力学模型,根据不同刚度条件下系统的模态试验获取模型的系统动态性能参数。通过铣削加工试验进而获得模型的铣削力系数,并绘制出相关的切削稳定性极限图,设计切削试验模拟加工过程不同刚性条件,经试验验证,模型及极限图准确可靠。     

高温合金蜂窝芯高速铣削材料去除机理与损伤行为

高温合金蜂窝芯材料具有高比刚度、轻质和能量吸收特性好等优异性能,被视为下一代高超声速飞行器热防护结构极具潜力的材料。高速铣削是高温合金蜂窝芯零件成型过程中重要的减材制造工艺,在蜂窝芯材料高速铣削时,蜂窝芯材料面内刚度低且高温合金塑性好,较小的切削力就会使蜂窝壁产生较大的塑性变形,导致蜂窝芯加工精度较低、加工损伤难以控制,对后续焊接、装配等工序产生不利影响。基于有限元仿真对蜂窝壁切削材料去除机理进行了深入研究,探索了铣削参数、刀具类型和铣削方式对铣削过程中铣削力和加工损伤的影响。研究结果表明,蜂窝壁切入角是影响蜂窝芯材料切削加工过程中瞬时应力分布和成屑机理的关键性因素。得到了铣削参数、刀具类型和铣削方式对高温合金蜂窝芯加工过程中加工损伤的影响规律。对于铣削参数,过大的进给量会导致芯格变形等加工损伤,降低切削速度会提高微小毛刺等加工损伤发生的频率;本文采用的三种刀具的对比结果表明,立式铣刀加工质量最好。插铣方式会产生明显的轴向冲击,而侧铣方式可以有效避免轴向冲击。研究成果为高温合金蜂窝芯低损伤高性能加工提供了理论依据和工艺技术储备。     

微细铣削毛刺实验研究

在自行研制的三轴联动微细铣床上,选取典型微三维零件特征进行铣削特性实验,对加工过程中产生的微细毛刺进行观察与分析,研究微铣削毛刺的形成及影响因素,得到铣削加工各因素对毛刺形成影响的一般规律。并通过合理地选择加工参数和刀具材料,达到减小毛刺的目的。     

切削参数对弯曲薄壁件变形规律的有限元仿真

钛合金薄壁件在切削加工时易产生弹性变形,降低薄壁件的加工质量。针对钛合金弯曲薄壁零件加工易变形的问题,建立了薄壁零件的有限元模型,研究了刀具在加工零件时不同位置和不同切削参数下对薄壁零件铣削变形的影响,确定了零件的最大变形点,并运用多指标正交试验确立了最优的刀具切削参数。     

薄壁零件高速铣削加工技术研究

薄壁零件高速铣削加工具有传统铣削加工无可比拟的优势,是薄壁零件切削加工的发展方向。本文分析和讨论了薄壁零件高速铣削加工过程中涉及到的加工工艺、切削刀具、数控编程以及装夹方式等关键技术问题,介绍了提高薄壁零件加工精度、表面质量和加工效率的技术方法和工艺措施。     

薄壁件变参数铣削系统动态特性的研究

提出一种薄壁件变参数铣削系统动态特性分析方法。考虑铣削过程中的自激振动和强迫振动,建立了薄壁件变参数(模态质量、模态阻尼和模态刚度)铣削系统周期延迟微分方程,借助有限单元法和最小二乘法,获得加工过程中工件系统固有频率和模态质量随刀具位置的连续变化曲线。研究结果显示,薄壁件加工过程中,材料切除对系统动态特性有重要影响。实际加工时,应采取相应措施避免剧烈振动的发生。     

液力变矩器盖总成螺柱式连接块加工工艺研究

针对液力变矩器盖总成螺柱式连接块的结构特点,在立式加工中心上,从工艺、专用夹具、专用刀具、切削参数出发,研究适用于批量生产的铣削工艺。液压夹具上可靠的定心系统、弹性支撑系统、角向定位系统为铣削过程提供稳定的加工环境,有效控制零件装夹变形与加工过程的弹性变形;设计了专用的套铣刀,确定适用于批产的加工余量,提高加工效率,获得铣削面稳定的加工质量。     

基于Matlab的薄壁零件铣削过程仿真

薄壁结构零件在加工过程中,极易发生变形和切削振动,这对提高加工质量和加工效率十分不利;利用MIKRON UCP800 DURO高速加工中心和相关仪器,针对2A12铝合金薄壁结构零件进行铣削实验,测得特定刀具和工件系统的动态铣削力系数;编制Matlab仿真程序,将仿真的力和试验测量的力进行比较,为进一步研究薄壁零件加工规律奠定了必要的基础。     

多硬度拼接淬硬钢铣削动力学分析

颤振是金属切削加工过程中由于刀具和工件之间相互作用所产生的一种强烈的自激振动现象,会导致切削力幅值增加且发生剧烈波动,进而降低工件表面质量和刀具使用寿命。针对此问题,基于铣削过程稳定性预测分析方法建立多硬度拼接工件的动态铣削系统,对多硬度拼接模具铣削过程稳定性进行深入研究,实现了对拼接模具铣削加工过程颤振稳定域的仿真,进而研究了模态参数对稳定性叶瓣图形状的影响。最后通过时域分析、表面形貌和刀具磨损的研究,综合验证了稳定性预测曲线的精度。研究结果为多硬度拼接模具铣削加工提供理论基础,并设置合理的加工参数来实现金属最大切除率,为大型汽车覆盖件模具铣削加工提供理论依据及技术指导。     

一种深腔薄壁开放性零件的动态铣削方法

针对某深腔薄壁整体铝锻零件的金属去除量大、残余应力大、易变形、加工效率低、刀具磨损严重的问题，引入动态铣削方法，设计了装夹方案，应力被释放，得到最优铣削参数，节省了刀具成本，有效地控制了加工后零件的变形，极大提高了加工效率，解决了该工件的加工难题。     

基于小波包能谱熵的铣削颤振监测方法

针对切削加工过程中容易出现颤振,导致零件表面加工质量降低,本文以铣削加工为研究对象,提出了基于小波包能谱熵的铣削颤振监测方法。信号的采集是一个连续的过程,为避免刀具不参与切削对这种方法的影响,本文提出基于铣削力幅值平方和的方法以识别刀具是否参与切削。试验结果表明,无论对于刀具是否参与切削的识别或者是否出现铣削颤振的监测都能有效的监测。     

一种基于动力学分析的薄壁深腔零件加工变形仿真方法

为了提高薄壁深腔零件侧壁加工变形的预测精度,对铣削力引起的侧壁让刀误差进行了研究,提出一种基于动力学分析的薄壁深腔零件加工变形有限元动态仿真方法。该方法通过建立刀具动力学方程,求解其中关键参数、得到铣削过程中刀具任意点运动状态,并采用生死单元法对被切削材料进行去除。在计算铣削力时考虑刀具/工件挠度变形对铣削力的动态响应,计算获得考虑让刀反馈的铣刀瞬时切削厚度及总体铣削力,最终得到零件加工过程的实时变化规律,以及在此铣削力影响下工件侧壁的变形量。通过实验验证了仿真方法的准确性。     

基于曲率的圆周铣削铣削力建模

在对具有自由曲线外形的零件进行铣削加工的过程中,由于诸多影响铣削力大小的参数相对于定曲率外形零件铣削加工时发生了很大变化,导致传统的铣削力建模方法在应用于自由曲线外形零件的圆周铣削加工过程时产生了很大的误差,使得误差预测和补偿变得非常困难.针对此问题建立了基于零件轮廓曲率的圆周铣削铣削力模型,分析了曲率对铣削力的影响.     

薄壁铸造铝合金壳体加工变形控制研究

根据薄壁壳体整体结构特征,对其加工工艺进行分析,确定加工工艺方案;基于整体工艺方案,充分考虑零件加工过程中装夹定位,以最大程度减少零件加工过程中的变形问题;通过选取合适的加工刀具及加工参数,减少零件加工过程中因切削而导致的变形问题;其他控制措施还包括采用增加辅助支撑等方式,减少零件加工过程中的震颤问题,从而控制零件变形。     

铣削加工中切削参数对切削力的影响

切削力是影响零件加工质量和刀具使用寿命的重要因素,而切削力的大小又是和切削参数息息相关的,因此,研究铣削加工中切削参数各因素(切宽、切深和每齿进给量)对切削力的影响有着非常重要的意义.文中通过设计一系列的切削实验,对铣削加工过程中,影响切削力的切削参数各因素进行了分析,从而得出其中的普遍性规律,为铣削加工中切削参数的选...     

薄壁零件高速铣削稳定性预测与验证

针对薄壁零件高速铣削加工系统小刚度、动态变化的频响特点和高阶动态特性,研究其无颤振稳定铣削的极限预测理论。针对薄壁结构小刚度的频响特性,建立由刀具子系统和工件子系统之间的相对动态特性决定的铣削动力学模型和无颤振稳定切削的临界条件;针对高速铣削的高转速特点,建立基于多自由度系统高阶动态特性的稳定性极限预测模型;针对薄壁结构在加工过程中其动态特性的时变性,提出通过跟踪工件在不同加工阶段的动态特性进行稳定性极限预测的方法。对典型薄壁结构进行切削试验,试验结果验证了所提出的稳定性预测模型和预测方法的有效性。     

叶轮动模零件的三维建模与数控仿真加工

对叶轮动模零件进行了工艺性分析,采用CAXA2011制造工程师软件完成叶轮动模零件的三维建模;用CAXA制造工程师软件的CAM功能模拟加工刀具轨迹和零件的加工过程,根据数控仿真加工结果编制叶轮动模的数控加工工序卡,用于指导现实加工.结果表明,叶轮动模的加工方法和铣削参数选用合理,对实际生产加工有一定的参考价值.