数控铣削加工工艺参数优化方法分析

介绍数控铣削加工工艺和数控铣削加工工艺参数优化方法,通过切削深度及其参数优化、高速铣削加工及其切削参数的确定、五轴铣削加工工艺优化,有效保证数控铣削加工的可靠性与合理性。因此,分析加工工艺参数优化方法对数控铣削具有重要意义。     

基于刀具跳动的环形铣刀切削厚度模型的切削力计算

数控铣削过程中,切削变形引起的瞬时切削厚度是影响铣削加工切削力建模的重要参数之一,针对环形铣刀的切削特点,在考虑刀具跳动的情况下,对真实刀刃轨迹运动进行分析。将微细铣削的加工过程用宏观铣削来表示,从而建立了基于宏观铣削过程中刀具跳动下精密加工的瞬时切削厚度。通过仿真模拟和切削力试验来预测切削力,预测结果和试验结果具有一致性,表明该模型可以更好的预测加工过程中的切削力。     

基于包络法的高效曲面数控铣削加工技术

基于包络法高效曲面加工技术以及CATIA数控加工编程技术的研究,在CATIA V5平台上开发出优质高效的包络法曲面数控铣削加工编程工具软件。通过系统的切削加工试验优化曲面包络法数控铣削加工软件、刀具结构参数以及切削加工参数,以实现曲面的优质高效数控铣削加工,尤其是大型的小曲率曲面结构件铣削加工。     

TC11钛合金插铣工艺切削参数选择方法研究

为了优化TC11钛合金插铣加工的切削参数,采用三因素四水平正交实验法进行了插铣实验,建立了插铣过程中切削力和切削温度的经验公式,分析了插铣参数对切削力及切削参数的影响规律。基于此规律以及刀具许用挠度,提出了铣削速度、每齿进给量和铣削深度的选择方法。结果表明:铣削深度对切削力影响最大,而铣削速度对切削温度影响最大;插铣参数选取原则是在刀具材料允许下取较大铣削速度,适中的每齿进给量,最后根据刀具挠度选择合适的铣削深度。最后在根据此原则选择的插铣切削参数条件下,材料切除率达到了25.1 cm3/min。     

切削参数对各向同性热解石墨切削力的影响

为了研究切削参数对各向同性热解石墨车削过程中切削力的影响,采用单因素试验法及聚晶金刚石刀具进行了切削试验。试验结果表明,切削速度、进给量及切削深度均可显著影响各向同性热解石墨的切削力,且切削深度以及进给量对切削力的影响较为突出。以最小切削力为优化目标,对切削参数进行了优化选择。在选取最佳组合参数的基础上,对材料进行了切削试验,并得到了表面粗糙度Ra值为0.04μm的加工表面。     

RuT400切削力预测模型及参数优化

针对蠕墨铸铁RuT400难加工的问题,通过使用硬质合金涂层刀具对RuT400进行高速铣削试验,以实验参数为基础构建了切削力预测模型,结合其切削性能并使用响应面法对切削参数进行优化。实验结果表明:使用硬质合金涂层刀具切削RuT400是可行的,而且刀具价格便宜,加工经济性更好。切削速度、进给速度、切削深度与切削力之间存在显著的线性关系,根据实际加工参数使用切削力预测模型可以对切削力作出精确预测;切削力随着切削深度的增加以严格的线性方式递增;切削用量对切削力影响的显著性顺序为:切削深度进给速度切削速度。一般情况下,较小的切削深度,适当的进给速度和较大的切削速度能获得较低的切削力和良好的加工效率。     

基于光线跟踪法的多轴铣削加工仿真研究

在数控加工中．对数控代码进行集成的几何仿真和物理仿真，可以快速检验加工代码的正确性并对加工参数进行优化。运用光线跟踪法研究了多轴数控铣削加工的几何仿真和物理仿真问题，运用解析法对工件和刀具扫描体进行求交离散．依据数控代码提取刀位信息并计算刀具扫描体。工件与扫描体的布尔减运算，一方面可获得每一步切削结果并进行实时的立体显示，另一方面可依据材料切削速率模型实时计算切削力。     

基于过程集成优化的复杂曲面数控铣削性能分析

针对复杂自由曲面变曲率、大扭曲的特征及其铣削性能难预测的问题,提出加工过程的集成优化的切削性能分析方法,在曲面多轴铣削工作流程中综合评价和提高切削加工效率和质量。建立了自由曲面体零件多轴加工集成优化铣削模型,集成切削加工刀位轨迹计算、切削仿真与机床运动仿真、切削力预测、工艺参数优化工作流程及其输入输出文件,实时从输出文件中解析提取计算结果参数,有效分析预测切削参数与切削力对加工效率和质量的影响,实现复杂自由曲面铣削过程的集成与全局优化。将该方法应用于大型混流式水轮机叶片的数控铣削性能分析,并与生产数据进行对比,进一步验证了所提加工过程集成优化方法可有效分析和预测大型自由曲面的数控铣削性能。     

基于Deform-3D的准干式深孔钻削有限元分析

采用Deform-3D有限元分析软件对准干式BTA单刃内排屑深孔钻钻削做了仿真研究。应用Deform-3D软件设置模拟参数为干式钻削,在不同的切削用量情况下对切削力的大小、刀具磨损以及切削温度场进行了仿真分析,讨论了断屑的发生位置以及分屑的形成过程,为准干式深孔加工的切削参数和刀具参数进一步的优化提供了依据。     

基于GA-BP与NSGA-Ⅱ的数控铣削参数优化研究

高效低碳制造是可持续发展的关键,而数控铣削作为常用的金属表面加工方法存在刀具寿命短、碳排放量高的问题。提出基于NSGA-Ⅱ的GA-BP多目标优化方法,通过分析不同加工参数条件下的数控铣削刀具寿命及碳排放数据集,建立GA-BP神经网络刀具寿命及碳排放预测模型。基于NSGA-Ⅱ算法建立以刀具寿命、碳排放量为目标的主体优化模型,调用构建的GA-BP神经网络模型作为目标函数进行优化求解,得到Pareto最优解集。对Pareto最优解集进行TOPSIS最优解决策,得到综合优化刀具寿命与碳排放量的加工参数组合。优化结果表明：该方法既可以对数控铣削刀具寿命及碳排放量进行准确预测,还可以对两者进行有效优化,对数控铣削参数优化具有一定的理论指导意义。     

基于ABAQUS的切削仿真加工研究

在金属切削加工中,切削力的大小和切削温度的高低是金属切削加工过程中重要的性能指标,通过改变切削参数可以优化切削力、切削温度进而提高加工效率和质量。本文利用ABAQUS对30CrMnSiA材料的切削过程进行了仿真分析,运用回归正交试验方法研究切削速度、切削深度、刀具角度等参数对切削过程中产生的切削力、切削温度的深度影响,并分析了刀具网格类型与疏密度对切削过程的影响。     

钛合金车削切削力及表面粗糙度优化分析

采用TC11钛合金车削正交试验研究了各车削参数对切削温度和切削力的影响规律,进一步分析车削参数和表面粗糙度的内在联系。结果表明：切削温度与切削力相互影响,当切削速度在50～100m/min时,切削速度越高,刀具对工件挤压越剧烈,且切削温度升高并使工件软化,导致切削力减小。通过极差分析发现,影响切削力的切削参数依次为切削深度>进给量>切削速度,影响切削温度的切削参数依次为切削速度>进给量>切削深度;对于表面粗糙度各切削用量影响程度大小依次为进给量>切削速度>切削深度。在本次试验参数内,得到了最优切削力的切削参数和最优表面粗糙度的切削参数。研究结果对于加工钛合金的切削参数优化提供一定指导。     

难加工材料型腔圆角数控铣削的切削力预测

在难加工材料型腔的数控铣削过程中,圆角区域的加工阶段,径向切削深度和真实进给量的变化很大程度上影响切削力,造成扎刀、撞刀、振动等很多的问题, 影响工件的加工准确度和刀具的寿命,甚至使得加工无法顺利进行.文中建立端铣刀和圆角轮廓几何关系的数学模型,提出普遍适用于矩形与梯形型腔圆角的切削力预测方法.最后,对型腔圆角切削力的变化规律预测方法进行验证.     

TA15钛合金结构件高效铣削解决方案研究

对TA15钛合金材料性能及切削加工工艺性进行了分析,论述了TA15钛合金零件高效铣削有关的机床、刀具、加工方案等的注意事项及要求,得出了可用于钛合金高效数控铣削加工适用的刀具参数及切削参数。     

数控刀具对数控加工工艺的影响及优化

针对传统刀具加工存在加工成本高、刀具磨损严重的问题,在分析当前主要刀具类型基础上,以SiCf/SiC复合材料为研究实例,采用钻削制孔方式对数控刀具加工进行实验。其中验证刀具几何参数对切削力、刀具磨损及孔质量的影响;然后采用BP-GA优化模型进行刀具轴向力优化。结果表明,在钻削SiCf/SiC复合材料时,螺旋角对切削力大小的刀具角度影响最大,其次为顶角和后角。正交实验分析可知,切削力在最小值时,刀具角度最佳参数分别为顶角120°,螺旋角19°,后角18°,说明造成刀具磨损的主要原因为涂层脱落、切削刃崩刃。EDS分析发现,孔洞处含有大量W、Co元素,说明层间孔洞主要由刀具切削时的磨损造成。通过BP-GA优化模型可实现轴向力优化处理,具备可行性。     

铣削加工过程监测和优化智能系统开发

提出和开发了数控铣削加工在线监测和优化智能系统。在相应硬件和基于LabVIEW平台开发的应用软件的基础上,实现了切削力和切削振动的实时监控。利用例子群优化理论,对铣削过程进行了恒切削力控制,优化了数控程序中的切削速度和进给量。     

金属切削过程物理仿真技术的应用

为提高薄壁弱刚度零件的加工质量及加工效率,提出了基于金属切削过程物理仿真软件AdvantEdge,对铝合金材料薄壁弱刚性零件的切削过程进行了物理仿真分析,得到了不同几何参数的刀具在切削过程中所产生的切削力和切削热分布趋势。通过分析切削力、切削热,对刀具几何参数进行了优化;同时以切削力为优化目标对切削参数进行了优化。利用优化后的刀具及切削参数指导实际生产,使得该零件在实际加工过程中,切削变形得到了控制,尺寸精度和几何精度满足了设计要求,并使铣削加工效率提高了15%以上。     

复杂型面零件的数控铣削加工工艺编制

本文讲述了复杂型面零件数控铣削加工工艺编制的过程,零件图纸和加工方法的分析,切削参数的优化,刀具路径的设计等。     

钻削加工的三维建模及可视化

基于金属切削加工的有限元仿真和可视化技术,结合奥氏体不锈钢的钻削试验,对钻削加工过程进行了三维建模,对钻削条件、刀具参数与切削力、切削温度的关系进行了有限元仿真分析,并将仿真预测结果与钻削试验的实测结果进行了比较。     

匕首刀超声切削Nomex蜂窝芯复合材料切削力预测模型构建

蜂窝芯复合材料是广泛应用于航空、航天等领域的高性价比材料,但其加工过程中常因加工参数等原因造成芯格撕裂、破损等缺陷。切削力是衡量匕首刀超声振动切削Nomex蜂窝芯材料加工质量的重要物理量,为进一步优化加工参数,通过排除芯带粘接及切削位置对切削力的影响,建立匕首刀切削力预测模型,分析了在不同切削深度、进给速度、刀具前倾角及刀具侧倾角下匕首刀切削力的变化规律。实验结果及分析表明,修正及优化后建立的预测模型拟合情况良好,可用于预测对应变量对切削力的影响。随着刀具倾角的减小,切削力减小,且相较于前倾角,侧倾角影响更大。