切削颤振的动力学模型研究

振动是金属切削加工过程巾经常遇到的一种现象,也是影响零件加工质量和限制生产率提高的主要因素之一。本文在切削颤振机理研究的基础上,对切削颤振的二维稳定性进行了研究,推导出了在稳定性极限条件下,轴向切深和主轴转速的关系,并用Matlab进行了计算仿真。     

基于LE-SVM的切削颤振识别

为了减少切削颤振对机械加工的影响,提出了结合流形学习和支持向量机的颤振识别方法。首先采集切削加工中的振动信号,对信号进行小波滤波和归一化处理;然后对预处理后的信号进行数据流形降维;最后把降维后数据输入到支持向量机,建立切削加工振动信号的识别模型。试验结果表明,该方法具有较好的识别效果和较高的运算速度。     

切削加工颤振智能监控技术

切削加工颤振智能监控技术是智能机床中不可或缺的一部分,是智能加工的一个重要发展方向。它对于提高零件的加工精度与效率,增加企业的运营绩效具有重要的意义。以传感器的选择、特征提取、颤振识别和颤振抑制为主线,系统的综述了切削加工过程中颤振智能监控的研究进展。分析颤振信号的选择和时域、频域、时频域以及特征自适应智能提取的特征提取方法;分析神经网络、支持向量机、隐马尔科夫模型、混合模型和在线智能进化模型在颤振识别中的应用;着重分析基于主轴转速调整的颤振智能控制方法。在此基础上,对切削加工颤振智能监控的研究难点进行了分析,并总结了目前存在的问题。最后,对切削加工颤振智能监控技术今后的发展趋势进行了展望。     

切削过程参数的在线控制

１前言随着电子技术和计算机技术的不断发展,金属切削系统的智能化程度变得越来越高,尽管如此,切削参数的经验选择法和切削颤振仍然普遍存在于切削过程中［１－４］,不但降低了加工效率和加工质量,有时甚至造成严重的经济损失。为了充分发挥数控系统高效率和高质量的加工特点,在线监测切削过程,在线调整切削参数,抑制切削颤振的发生,提高数控系统的稳定性,已成为现代加工业不可回避的重要问题之一,这里建立了切削参数的稳定区搜索控制方法,通过该方法可提高数控系统的加工效率、降低加工成本。２切削颤振的预报方法动态切削力的…     

二维电液颤振对冷挤压成形的影响

针对冷挤压成形过程中变形抗力大、金属流动困难导致模具磨损较大等问题,提出了一种二维电液颤振辅助冷挤压成形工艺,并运用Deform-3D有限元分析软件建立二维电液颤振辅助冷挤压成形的有限元模型,对比分析了无颤振成形方式以及轴向颤振激励下成形、径向颤振激励下成形及二维颤振激励下成形的成形过程。研究结果表明：与无颤振成形方式相比较,成形载荷在二维颤振激励、轴向颤振激励和径向颤振激励成形方式下,分别减小了26.1%、 13.2%和 5.7%。二维颤振激励成形方式下的成形载荷最小,且金属流速显著增大,应力场分布更加均匀。     

切削颤振研究的关键技术与进展综述

切削颤振是金属切削加工过程中的一种非常复杂的机械振动现象,影响零件加工质量并限制生产率提高.颤振产生的原因和发生、发展规律与切削过程本身以及切削机床动态特性都有着内在的本质联系,长久以来被众多研究者关注.本文就切削颤振在颤振机理、建模、稳定性分析、颤振识别预报以及颤振控制领域的国内外研究成果进行了详细介绍,讨论和分析了...     

数控车削刀具圆弧半径对切削过程影响的数值分析

数控车削加工中刀具的圆弧半径对切削力,切屑的断屑,切屑的形状,加工表面质量、加工变形以及已切削表面的残余应力的大小,状态,分布有着很大的影响.本文采用有限元分析方法,利用有限元增量理论,建立了二维金属切削仿真模型,分析中采用网格自适应准则,模拟了典型零件车削二维切削过程中切屑的形成,得到了加工后已加工表面的残余应力的大小,状态以及分布状况,对于工程中的实际应用具有重要的意义.     

用于切削颤振机理分析的在线测量系统

金属切削加工中产生的自激振动对加工质量和表面质量均会产生很大的影响,有时甚至使加工无法进行。利用Delphi,开发出了一套在线测量系统,对切削颤振的机理进行了研究。通过实时采集切削过程中与颤振相关的各种数据,并采用FFT（快速傅立叶变换）技术对切削颤振的频率及功率谱进行计算分析,同时结合李萨如图形对颤振能量消减情况进行跟踪显示,在此基础上对自激振动的谐振频率及主要影响因素进行分析,为寻求相应的消振措施提供必要的理论依据。     

PCBN刀具车削镍基高温合金GH4169再生颤振仿真与试验研究

针对PCBN刀具车削镍基高温合金GH4169中颤振对加工效率和质量的影响,建立一种根据切削参数有效判定切削状态的方法。首先建立了二自由度外圆车削再生颤振模型,然后利用锤击法对数控车床的刀具系统进行模态试验,测定了1阶频率、模态阻尼、模态刚度、模态质量等模态参数;设计了二自由度外圆车削再生颤振MATLAB/Simulink仿真模型,根据仿真结果预测了稳定极限切削深度和颤振的主振方向。最后利用PCBN刀具进行变切深试验。试验结果表明,仿真模型正确。     

高速切削加工稳定性研究综述

高速切削加工的稳定性是影响加工效率和质量的重要因素,从20世纪初就引起了各国研究者的广泛关注。本文综合介绍了国内外研究者在切削加工稳定性领域的研究成果,在综述切削颤振产生机理和切削稳定性模型建立的基础上,重点论述了切削颤振的检测和控制方法,同时指出了高速切削稳定性研究的发展方向。     

The precision cutting process as a non-linear closed loop system

The precision cutting process is a highly non-linear closed loop system. With a specially designed experimental set-up it was possible to impose variations on the depth of cut by means of an independent exciting signal. The dynamics perpendicular to the workpiece surface were identified with non-linearity tests and several model structures. It was found that these dynamics can be approximately modelled by a direction dependent damping and a non-linear stiffness. Furthermore, some consideration was given to the dynamics in cutting direction by means of several linear regressions. From the results it was possible to conclude that it is important (eg for control design) to model the cutting process as a non-linear closed loop system.     

铣削加工过程的动态稳定性极限分析

在铣削过程中,由于系统模型的非线性和复杂性,加工过程参数很难控制.利用matlab软件,对铣削过程中主轴转速和轴向极限切削深度的关系进行了仿真,分析了系统切削参数对切削稳定性的影响.由仿真结果知,轴向极限切深随着主轴转速的增大呈现周期性变化,系统径向切削参数增大使轴向极限切深变小,增大系统阻尼使轴向极限切深增大.     

Ultraprecision surface finishing of nano-ZrO2 ceramics using two-dimensional ultrasonic assisted grinding

Based on the model of a grain cutting trace in workpiece during two-dimensional ultrasonic assisted grinding, microscopic cutting trace of the grain is analyzed, and the grain cutting trace of spiral line is defined, the motion model of the contact between single abrasive particle and workpiece in a vibration period is established during two-dimensional ultrasonic assisted grinding, and the results show that the grain motion mode of two-dimensional ultrasonic assisted grinding is similar to the rotary cutting mode. Grinding experiments on surface quality of nano-ZrO₂ ceramic are carried out using diamond grinding in different condition, both with and without ultrasonic vibration. Experimental results show that the surface quality after two-dimensional ultrasonic assisted grinding is superior to that after diamond grinding, and it is easier for two-dimensional ultrasonic assisted grinding as material removal mechanism employs ductile grinding mode.     

花岗岩加工中影响切削机理的关键因素研究

针对金刚石刀具加工花岗岩过程中,单颗粒切削和颗粒顺次切削实验的实施和分析困难的问题,采用非线性软件LS-DYNA建立切削的数值模型,根据得到的花岗岩有效应力云图分析其断裂破碎过程,获得切削过程中的切削力数值,研究不同的切削参数下单颗粒和颗粒顺次切削对切削性能的影响规律。准确地预测金刚石颗粒在切削中的切削力,其结果为后续的刀具的选择和设计、提高金刚石刀具的使用寿命和加工质量,以及具体工况下切削参数的选取提供了一定的依据。     

凹槽微织构刀具皮质骨切削仿真研究

在骨钻削过程中,钻削力过大会对骨组织造成损伤,研究表明,微织构能够有效改善刀具的切削性能。将钻削简化为二维切削,研究凹槽微织构刀具对切削力的影响。基于切削理论建立了凹槽微织构刀具的切削力模型,利用ABAQUS软件进行皮质骨二维切削仿真。设计单因素试验确定微织构参数(宽度、间距和刃边距)对切削力的影响,对比分析微织构刀具和无微织构刀具的仿真结果。结果表明:微织构刀具能够有效减小切削力;微织构参数对切削力有不同影响。     

振动参数对超声椭圆振动切削的影响

基于超声振动切削原理和金属切削原理,利用有限元软件MSC/MARC建立了二维热力耦合正交切削有限元模型,对超声椭圆振动切削45钢的切削机理进行了研究,得到了切削温度及切削力的瞬时变化规律.     

三维切削加工系统的三维动态模型

建立了三雏切削加工系统的三维动力学模型，该模型是对经典的二维切削加工系统的一维和二维动力学模型的发展，更具一般性。通过该模型，成功地进行了三维切削加工系统的稳定性分析，并提出了用三维线图来表示切削过程动态稳定性极限的新方法，切削条件对系统稳定性的影响可以直接在该三维稳定性图上表示。最后，以一个三维车削系统上进行的切削稳定性试验，对所建立模型的实用性和效果进行了验证。     

切削加工尺寸精度模糊智能控制的研究

针对金属切削加工中影响工件尺寸精度非线性因素众多 ,精确数学模型难以建立的特点 ,提出尺寸加工精度控制的模糊智能化方法 ,设计了自寻优模糊控制器 ,实现了工件尺寸精度在线智能监控。仿真试验结果表明 ,这种控制器具有很好的鲁棒性 ,获得了满意的控制效果。     

数控机床切削用量的模糊控制

阐述了在数控机床上使用模糊控制理论,对切削用量做出合理选择并使其达到最优值的一种方法。首先,利用模糊控制原理,结合数控机床实际,将切削力、毛坯材料、主轴转速、切削温度作为输入,进给速度、背吃刀量作为输出,设计出相应的模糊控制推理框图,展示推理过程;其次,依据推理框图和数控机床输入、输出条件,制订模糊推理规则,提出输入量检测的方法,推导出输入条件和输出条件的隶属度函数并以图形展示,定义输入、输出条件的模糊量子集;最后,根据输入、输出条件和模糊推理规则,构造出模糊控制规则表,实现了采用人类语言、模拟人类思维的控制方式。     

薄壁筒件内孔车削振动建模与分析

分析了车削薄壁筒件内孔表面时影响振动的主要因素,以切削加工中工件过渡表面的法线方向为建模方向,重点考虑车削加工中动态切削力的影响,依据振动基本理论建立了薄壁筒件动态车削过程的振动模型方程,通过对方程的数值分析探讨加工过程中的振动问题。分析结果表明:切削用量三要素对动态切削力的影响起主导作用,进而对切削振动产生较大影响。刀具主偏角对动态切削力也有一定影响,车削产生的振动与主偏角之间是非线性的关系。这些结论为薄壁筒件加工中的振动研究提供有益的参考。