龙格-库塔方法求解插铣钛合金的振动位移

高速切削过程中振动造成的不稳定切削严重影响工件的加工质量,因此切削振动已成为金属切削加工领域一个重要研究课题.针对钛合金插铣过程中的振动位移问题,依据有阻尼系统的振动理论,采用四阶龙格-库塔数值解法,建立了插铣过程中三自由度弹性阻尼系统的振动时域模型,并且基于Matlab对时域模型进行了仿真,得到刀具位移随时间变化的曲...     

基于BP神经网络的立铣加工振动快速预估

结合研制的立铣加工过程虚拟仿真系统和实验测量铣削力信号,训练并建立优化的1-20-1型BP神经网络模型,快速实现铣削加工过程刀具-工件系统振动状态的预估.对比神经网络模型预估的振动结果与实验测量振动信号可以看出,二者数据吻合较好,表明铣削虚拟仿真系统与神经网络技术的结合能够高效低耗地用于不同铣削加工条件下铣削振动状态的快速预估和加工过程监测.     

金刚石线锯超声振动加工运动学分析

通过理论推导得出了金刚石线锯加工过程的运动方程、速度方程和加速度方程.由运动合成定理及MATLAB仿真分析了线锯上单颗金刚石磨粒的切削状态和运动轨迹,建立了单颗金刚石磨粒与工件的接触模型.指出金刚石线锯超声振动加工具有材料去除率高,表面质量好,可延长工具寿命的特点.     

基于ABAQUS的超声椭圆振动车削钛合金TC4数值分析

钛合金TC4在加工过程中会出现工件变形及黏结等问题,因此加工难度较大。利用ABAQUS软件创建仿真模型,对比了超声椭圆振动车削和常规切削对钛合金TC4力学特点的影响,并对比分析了超声椭圆振动车削钛合金TC4的切削速度、切向幅值、频率和切削深度对切削力的影响。结果表明,超声椭圆振动切削平均切削力随着切削深度及切削速度的增加而增加;随着切向幅值及振动频率的增加而减小;与常规切削相比,超声椭圆振动切削能够明显降低切削力,改善表面加工质量,提高加工效率。     

光学元件研磨加工裂纹形成过程数值模拟

针对传统有限元方法过度依赖于网格,计算时磨粒和工件接触区域的网格畸变严重,很难模拟脆性材料加工中材料内部裂纹的形成过程这一问题,利用光滑粒子流体动力学法建立单个磨粒切削加工过程的FE/SPH耦合有限元模型,对熔石英材料研磨过程进行数值模拟,为脆性材料切削过程的仿真提供了新途径.系统分析研磨加工中亚表层裂纹的形成过程以及切削参数对亚表层裂纹深度的影响规律.仿真结果表明:磨粒刚开始切入工件时材料处于弹/塑性变形阶段,随后在磨粒的挤压及撕扯作用下,材料内部产生大量微裂纹,微裂纹的合并、连通和扩展最终形成了平行于工件表面的横向裂纹和垂直于工件表面的纵向微裂纹,导致工件材料的脆性断裂去除.     

细长轴车削振动影响因素研究

在车削过程中,由于机床-工件-刀具组成的工艺系统刚性较差,同时细长轴切削过程中热量不易扩散,长径比(l/D)大于20的细长轴类零件极易产生弯曲而发生振动.鉴于此,从建立细长轴车削过程的振动模型出发,通过理论分析和仿真研究,揭示工件长径比和切削三要素对振动响应的影响规律.研究表明,长径比、背吃刀量、进给速度和转速对切削力的影响程度依次降低.研究所揭示的细长轴车削过程动态特性规律对指导切削加工具有重要意义.     

超声波振动切削的试验研究

采用超声波振动切削,能明显地改善金属切削过程,较多地减小切屑变形和切削力、有利于消除积屑瘤和抑制切削过程中产生的自激振动等。因此,能显著地提高工件的表面光洁度和加工精度,并可对普通切削难以加工的材料进行加工或改善其加工性。 本文分析了超声波振动切削的理论基础,用实验方法对低碳钢(20~#)、不锈钢(Cr18Ni9Ti)、铝合金(Ly12)和淬火高速钢(W18Cr4V,HRc62～64)等材料的加工表面光洁,工件圆度及加工表面形态等方面说明超声波振动切削的可行性,为今后进一步开展这方面的研究应用提供理论与实践依据。     

高速铣削系统切削力动态分析

工件的切削加工与过程动态力学之间存在着必然的内在联系．由于铣削系统中的振动,特别高速铣削加工过程中的振动,在运用KISTLER测力计系统测量切削力时,通常会出现信号失真现象．文章进行了铣削系统的动力学分析,测量了切削过程中工件的振动,估算了工件的惯性力、测力计等效质量和测定的力学数据增量．试验结果表明,高速铣削硬钢构件时的振动,是由较强的冲击、切屑形成机理以及共振所产生,这些因素在分析切削力和切削过程时不容忽视．     

超声振动辅助微细铣削工件动态位移分析

为了探索改善微细铣削加工条件、提高微细铣削加工精度的新途径,研究了利用超声振动辅助微细铣削对工件动态变化的影响.计算分析了普通铣削和超声振动辅助铣削加工时主切削力波形特点,建立了刀具/工件振动系统模型,理论计算了施加超声振动前后工件的动态位移,并以2A12为实验材料进行了铣槽实验验证.理论分析和实验结果表明,进给方向超声振动辅助微细铣削可以获得近似脉冲状的切削力,获得均匀细小的切屑,同时减小工件在切削加工中的动态变化,有助于提高加工尺寸精度.     

叶片专用夹具建模及仿真

叶片专用夹具的振动频谱直接影响着叶片加工中工艺参数的选择,为了能够根据夹具系统的振动频谱选择工艺参数与刀具,建立了夹具和工件工艺系统的几何模型.通过ANSYS10.0,采用四面体单元对几何模型进行网格划分,仿真了工艺系统一、二、三阶振型.由仿真结果可以看出三阶振型分别是X向摇晃,Y向扭振,和X向Y向联合扭振,振动频率分别为21.4 Hz、30.1 Hz及39.2 Hz.分析了共振时的切削反力及发生共振时的转速.由仿真结果可以看出3齿铣刀适合于低速粗加工,7齿铣刀适合于高速精加工,为加工参数和刀具选择提供了理论依据.     

超声振动铣削运动学及其对切削力的影响

为了改善微细铣削的加工条件,研究了利用超声振动辅助微细铣削对切削力的影响.基于对刀具轨迹的运动学分析,讨论了利用超声振动辅助微细铣削时实现刀具-工件分离的必要参数条件,以2A12为实验工件材料,通过超声振子带动工件沿进给方向进行超声振动,并采用多组参数进行了铣槽实验.实验结果分析表明,采用合理的切削及振动参数配比,进给方向超声振动辅助微细铣削可改变刀具-工件的相对运动方式,实现分离型断续铣削,可获得近似脉冲状切削力并有效减小切削力的均值,选择合理的振幅可明显减小进给方向切削分力峰值.     

基于多体系统理论的精密立式加工中心精度建模与预测

为了对机床加工精度进行事先预测并验证设计方案的合理性,分析了几何误差因素,基于多体系统理论建立了精密立式加工中心的精度预测模型。用拓扑结构和低序体阵列描述了多体系统间的关联性。基于齐次变换矩阵描述体与体之间的坐标变换关系,推导出多体系统中任意两相邻体之间各种运动的特征矩阵和相对运动方程,最终建立了精密立式加工中心精度预测模型,并以模拟加工典型试件为基础,实现了对机床的精度预测。预测分析表明,基于多体系统的精度建模可以有效抽象地描述精密立式加工中心的系统结构,并实现加工精度的合理预测,为机床设计方案的改进及精度分配提供了重要的依据。     

数控磨床磨削运动精度分析与控制方法的理论研究

在大中型工件的精密磨削过程中,数控磨床的运动精度是影响工件几何形状误差的重要因数.运用多 体系统运动学理论,建立了计及误差的数控磨床运动方程,揭示出保证精密磨削过程得以实现的机械系统运动 本质,并以此为基础,提出适合精密磨削运动控制的数控指令生成方法.     

3-RPS并联机床的标定建模及振动分析

并联机床在标定时所建立的位置参考系与运动参考系不一致产生系统误差,从而影响机床的结构性能。通过改进标定建模方式,将两个参考系统一,并用数值模拟该并联机床的标定过程,对比结果发现,改进后的模型可以完全消除测量时的系统误差对并联机床标定精度的影响。把标定过的模型导入ADAMS进行振动仿真分析,通过对比可以发现标定过模型的各项振动指标明显优于未标定的模型,从而进一步提高并联机床的结构性能。直接提高机械加工精度及安装精度能够提高并联机床的结构参数的精度,但其代价将是极大地增加加工成本,采用运动学标定并联机床的运动学建模的方法则只需要按普通精度要求进行机械加工,这种标定建模方式具有很高的实用价值。     

数控加工的图形仿真与验证技术研究

介绍了一种基于物体空间的离散方法,将毛坯和刀具模型离散,切削表面以三角网格表示,使得切削计算量大大减少,并且利于图形显示和观察分析。通过改变离散的精度和求交的方法,可以把这种离散结构统一地应用到仿真和验证中去,比起图系空间离散法,在执行效率上减少不多,但具有更方便的观察分析手段。     

变截面细长杆超声波振动车削技术

许多机械制造工厂一直沿用“车削—锉削—抛光”的传统工艺加工变截面细长杆.这种工艺不但加工效率低,而且不易保证加工质量.作者利用自行设计和研制的超声波振动车削装置,研究了超声波振动车削变截面细长杆技术,确定了合理的工艺参数,从根本上解决了变截面细长杆的精密加工问题.     

可控电解珩磨加工的电流控制技术及金属去除规律的研究

研究了以微机实时控制电解珩磨过程中工件表面的电解电场强度,从而调控各点的金属去除速度,获得工件要求的几何形状精度的新加工方法(可控电解珩磨).该方法在降低工件表面粗糙度的同时,还具有纠正工件几何形状误差的能力,尤其适用于高精度复杂形状工件和难加工金属材料的精密加工.本研究采用不完全微分算法实现电解电流的闭环控制,并且应用人工神经网络技术建立了系统的施电模型.实验结果表明,该方法可获得满意的加工精度.     

Experimental study on chatter of micro-miniature turn-milling

A chatter experiment of micro-miniature turn-milling was carried out in this paper. In or- der to reduce the effect that the natural frequencies of workpieces brought to the chatter experiments of micro-miniature turn-milling, both positive and negative cone-shape workpieces were used . The chatter frequency of micro-miniature turn-milling process was obtained by the sampling and analyzing systems. Then by applying excitation experiments to the workpiece system and tool system respec- tively, the natural frequencies of these two systems were obtained. By comparing chatter frequency of micro-miniature turn-milling process with the natural frequencies of workpiece system and tool system, we found that chatter frequency of micro-miniature turn-milUng was close to the natural fre- quency of the low stiffness vibration body in the machine tool system. The funding could be useful for optimizing the structure of machine-tool and designing the machining process.     

柱形棒铣刀铣削锥形螺杆的切削形面产生机理

为了采用柱形棒铣刀实现几何形状较复杂部件螺杆挤出副的高精度铣削加工,根据刀具与工件的空间几何关系,利用柱形刀具截面与工件的实际切削点建立数学模型.经过理论分析推导出在开槽和精加工时由柱形棒铣刀所铣削的实际螺旋形面,说明了其为近似倒锥形而非圆柱形,进而提出了由反求计算校正铣刀摆角的方法,并通过实际试切实验验证了理论分析的正确性.该方法可用于实际切削加工前的计算,以正确确定刀具摆角,有效提高锥形螺杆曲面的加工精度和效率.     

速度效应对淬硬钢最小切削厚度的影响

塑性材料加工中,存在一个最小切削厚度,当切削加工中实际有效切削厚度小于工件材料的最小切削厚度时,将造成刀具与工件无法正常切削,而主要以滑擦为主,此时加工精度很难保证,确定材料的最小切削厚度对提高工件的加工质量及精度具有重要意义.针对以上问题以淬硬钢Cr12Mo V材料为研究对象,提供了一种确定工件材料最小切削厚度的试验方法,并通过提供的试验方法,确定了淬硬钢Cr12Mo V(58 HRC)不同切削速度下的最小切削厚度值,试验结果表明:在所选的速度范围内,热软化效应对淬硬钢Cr12Mo V(58 HRC)成屑机制的影响大于应变率效应的影响,淬硬钢Cr12Mo V(58 HRC)最小切削厚度值的确定,为汽车覆盖件模具精加工余量的选取提供了理论依据.