砂轮表面形貌仿真方法研究

砂轮表面形貌对磨削加工过程和已加工表面质量有着极大影响,但由于砂轮表面磨粒分布的随机性,描述砂轮表面形貌非常困难。通过对砂轮表面进行采样和数据处理,运用统计学理论和Johnson变换方法获得了非正态分布砂轮表面形貌的数学描述方程,在此基础上对砂轮表面形貌进行仿真。选用伯明翰14参数集的部分参数作为评价标准,对测量的砂轮表面形貌和仿真形貌进行比较,结果显示:二者具有很好的一致性,6个参数的平均相对误差仅为2.97%。结果充分证明了该仿真方法的正确性。      

超精密铣削加工自由曲面光学元件误差补偿方法

为提高超精密金刚石铣削加工自由曲面光学元件的加工精度和消除光学系统设计误差,提出了一种适用于多轴金刚石铣削加工的误差补偿方法。通过建立自由曲面光学元件铣削加工过程中的刀具误差模型,用于校正刀尖半径误差、径向偏移误差以及刀具不平整度误差。标准球面测试结果显示其主要误差源产生的残余误差由194nm降低为40nm。在黄铜工件表面加工得到的自由曲面光学表面峰谷值误差和残余误差分别为336nm和49nm,证明了该误差修正方法的有效性。     

五轴联动铣削复杂曲面表面粗糙度研究

为了提高五轴联动铣削复杂曲面的加工质量,分析多切削工艺参数对表面粗糙度的影响至关重要。首先,通过单因素实验分析了各切削工艺参数对表面粗糙度的影响规律,基于模拟退火算法理论,分别建立了各切削工艺参数与表面粗糙度的一元关系模型;其次,通过对单因素实验数据进行归一化处理,为正交实验优选切削工艺参数区间;最后,通过正交实验,分别建立了基于模拟退火及传统最小二乘原理的表面粗糙度多元复合预测模型并通过实验进行验证。验证结果表明,所建立的预测模型能够为复杂曲面铣削加工优选加工参数提供更准确的指导。     

模具自由曲面球头刀高速铣削点速度研究

球头铣刀高速铣削是加工模具自由曲面的重要工艺方法。在分析自由曲面铣削中球头刀铣削点和零件加工曲线几何位置关系的基础上,探讨球头刀铣削点的运动规律,得到加工模具自由曲面过程中球头刀铣削点的线速度和角速度方程。铣削点的速度方程将为研究球头刀的均匀磨损提供必要的理论依据,为曲面零件的超精密加工打下提供参考。     

碳纤维/树脂基复合材料铣削表面粗糙度及表面形貌研究

目的研究了CFRP材料铣削加工过程中,部分主要工艺对CFRP材料加工表面质量的影响规律,为工艺参数优化,提高此类零件的表面质量提供依据。方法设计了CFRP材料铣削中的切削参数、刀具结构、加工方法与加工表面粗糙度及表面形貌之间的单因素试验。通过单调改变一个切削参数而其余切削参数不变,得到了工件表面粗糙度和表面形貌随切削参数、刀具结构、加工方法的变化规律。结果当铣削速度增大时,工件的表面粗糙度变化不大,表面微坑缺陷的数量却有所增加,但变小、变浅。当进给速度增大时,工件表面粗糙度呈上升趋势,表面缺陷也随之增加。无涂层多齿刀具铣削后的工件表面粗糙度最大,其次是金刚石涂层多齿刀具铣削的工件,最小的是金刚石涂层交错齿刀具铣削的工件。多齿刀具加工后的表面有较多的微坑缺陷,但普遍深度较浅且面积较小。交错齿刀具对分层缺陷的抑制作用最明显,但在左旋和右旋刀齿交错处容易出现较严重的加工缺陷。与普通机械加工方法相比,超声振动加工方法得到的工件表面质量较好,可以有效减少表面微坑缺陷,改善CFRP铣削加工表面质量。结论 CFRP材料铣削加工时,为了获得较好的加工表面质量,切削参数应选用较高的切削速度和较低的进给速度,切削刀具宜选用多齿带涂层刀具。和普通机械加工方法相比,超声振动铣削加工方法更为有利于获得好的表面质量。     

钛合金TA15高速铣削表面形貌及组织研究

通过对钛合金TA15进行高速铣削试验,研究了切削参数对表面形貌及微观组织的影响规律;提出了采用有限元仿真铣削工件表面的位移大小,把表面的轮廓算数平均偏差作为表面粗糙度评定参数的方法。结果表明：在试验参数范围内,主轴转速和轴向切深对表面粗糙度和表面形貌的影响比较显著,主轴转速对微观组织的影响不明显;切屑区最高温度出现在距离刀尖0?01～0?03 mm的刀－屑接触处,在主轴转速为9500 r／min时,温度有所下降,并且表面加工质量最好。仿真结果与试验结果基本一致,表明了该仿真方法的正确性及有效性。     

自由曲面加工仿真的干涉检测研究

利用UG生成的加工路径上的一系列刀位点,计算两相邻刀位点的中点与曲面之间的距离,根据加工精度的要求,对曲面加工进行干涉检测。这不但满足了加工精度的需要,而且使得干涉检测方法更加简单,有效。最后利用VC 和OpenGL对提出的干涉检测方法编程实现,进行了仿真实验,证实了干涉检测方法的合理性和可行性。     

熔池自由表面形貌测量的研究现状及展望

熔池自由表面形貌承载着与焊接质量相关的很多信息,其动态变化反映焊接过程的稳定性、焊接熔透状态等。测量熔池自由表面形貌对研究焊接热物理过程,建立复杂焊接过程数学模型,实现熔透控制及发展智能化焊接具有十分重要的理论意义和实用价值。但因熔池自由表面的动态快速变化,类镜面反射以及强弧光干扰使基于视觉传感测量获得的熔池自由表面形貌误差较大,因此详细阐述了国内外熔池自由表面形貌的二维和三维测量方法原理,深入分析各种测量方法的优缺点,展望熔池自由表面测量发展方向,进一步指出熔池自由表面测量的可视化为研究熔池动态行为提供了一种新途径。     

数控精加工的表面形貌仿真

为了更好地进行数控精加工的表面形貌仿真,需要对仿真精度与速度加以控制与提高,并对刀位轨迹进行合理生成与优化.在借鉴曲面重构法与多余数据消冗思想的基础上,采用优化离散矢量模型对毛坯体进行建模,通过毛坯体与刀具扫描体进行合理求交运算,借助MATLAB程序设计语言编程,生成优化的刀位轨迹,获得了理想的表面形貌.     

TC4铣削切屑形态与表面形貌特征

目的 对TC4铣削过程中锯齿状切屑的形成与对应产生的加工表面形貌特征进行研究,掌握钛合金TC4高速铣削加工切屑形态随铣削速度的变化规律,从而提高加工表面质量和效率。方法 基于有限元软件,建立钛合金TC4二维变厚度切削模型,通过仿真和铣削试验分析铣削速度对切屑形态的影响规律。利用超景深显微镜和PS50表面轮廓仪对TC4铣削过程中形成的切屑形态及工件加工表面形貌进行观测和分析,确定铣削加工TC4过程中铣削速度与切屑形态、工件表面形貌和表面粗糙度之间的关系。结果 铣削试验验证得出铣削力仿真值与试验值最大误差为9.86%,验证了二维变厚度切削模型的准确性。随着铣削速度从40 m/min增大到120 m/min,切屑形态由带状转变为锯齿状,且铣削力逐渐减小。同时,铣削速度由80 m/min增大到240 m/min时,切屑的锯齿化系数和剪切带内的剪切角均增大,而剪切带间距减小,TC4加工表面波纹加深、波纹间距变宽,并且伴随有大量韧窝出现,导致表面粗糙度值增大。结论 掌握锯齿状切屑几何特征与工件表面形貌随铣削速度的变化规律,以便在铣削加工TC4过程中对锯齿状切屑进行控制,对于提高工件加工表面质量和加...     

五轴球头铣削加工表面三维形貌分析

基于五轴球头铣削加工过程中刀具偏离对工件表面形貌产生的影响,提出一种五轴球头铣削加工表面形貌预测和粗糙度分析模型。该模型结合铣削工艺参数如切削槽数量、进给速度、切削深度以及偏心率和刀具径向跳动产生的影响对表面形貌和粗糙度参数质量(平均粗糙度和均方根粗糙度)进行预测,同时模拟加工中刀具引导角和倾斜角对加工表面质量的影响。最后通过在不同切削条件下进行五轴球头铣削试验,验证了所提出的表面形貌预测模型的有效性。     

2024铝合金铣削加工表面残余应力仿真研究

为了研究不同的铣削参数对2024铝合金铣削过程中铣削加工表面残余应力的影响,采用有限元仿真与试验验证结合的方法,利用有限元建立2D铣削仿真模型,研究铣削过程中切削表面残余应力随切削参数的变化,并在相同的切削参数下进行铣削试验测量切削表面残余应力,采用正交试验和单因素试验对铣削参数进行优化。结果表明,有限元仿真的结果与试验的结果数据相近,验证了有限元模型的准确性,通过正交试验选出最优的铣削工艺参数为切削速度500m/min、每齿进给量0.05mm/z、铣削宽度10mm、铣削深度0.5mm;在切削2024铝合金时,在不影响生产的条件下,采用较低的切削速度,较低的进给量、铣削深度和铣削宽度,得到的表面残余应力值较小。     

AZ91D镁合金高速铣削表面粗糙度及形貌表征研究

针对镁合金铣削时表面质量差的问题,在主轴转速为10000rpm～30000rpm、进给速度为400mm/min～1000mm/min、铣削深度为0. 1mm～2mm、铣削宽度为0. 4mm～8mm的铣削参数范围内,采用正交实验法研究了AZ91D镁合金表面粗糙度的变化规律及与铣削参数之间的影响关系。利用多元线性回归方法建立了铣削参数和表面粗糙度之间的数学预测模型。通过对AZ91D镁合金已加工表面粗糙度和表面微观形貌的测量,揭示影响表面粗糙度的主要铣削参数。研究表明:在铣削深度和进给速度一定的情况下随着主轴转速的增大AZ91D镁合金表面质量变好,随着进给速度的增大AZ91D镁合金铣削表面质量变差。在相同的铣削参数条件下,逆铣所得的表面质量较好。当主轴转速大于12000rpm、铣削深度小于0. 2mm、进给速度小于400mm/min的铣削参数条件下,易获得较高的铣削表面质量。     

基于表面成型系统的工件表面形貌仿真

基于表面成型系统，开发了车削表面形貌仿真程序，并考虑了多种影响产生表面形貌的因子，对被加工工件表面形貌进行了仿真研究。通过实验验证了计算机仿真模型的有效性，并通过仿真结果得到了一些有用的结论。     

PVD涂层刀具铣削天然砂岩的表面形貌分析

为了研究砂岩材料的切削机理及其已加工表面形貌,通过PVD刀具对干式切削和乳化剂冷却液浇注冷却的湿式切削两种切削条件下的高速铣削实验进行分析。实验结果表明,当对石英颗粒密度较大的砂岩材料表面进行高速铣削时,湿式切削在已加工表面形貌和切屑形成及形貌上,都可以比干式切削获得更佳的表面质量。     

GH4169合金微细铣削加工表面硬化仿真研究

为研究微铣削加工GH4169中加工硬化问题,基于ABAQUS软件建立了三维微铣削模型,分析了每齿进给量和主轴转速的改变对工件微槽顺逆铣侧面加工硬化的影响。研究发现:在实验参数范围内,随着每齿进给量增大,工件逆铣侧和顺铣侧的硬化程度降低;主轴转速增大,则槽两侧面的硬化程度整体上呈现下降趋势;逆铣加工时硬化程度略高于顺铣;微槽两侧面硬化程度沿深度方向逐渐降低。研究结果可为合理选择GH4169微铣削加工参数提供参考,还可为通过有限元分析研究材料加工硬化提供思路。     

铣削表面粗糙度在线智能预测方法研究

为了提高表面粗糙度在线预测模型的精度,研究并提出了一种融合传感器统计学数据的表面粗糙度在线智能预测方法。该方法对加速度的统计学特征进行PCA主成分提取,保留了85%的数据信息。通过改进的PO-GRNN广义神经网络对训练集数据进行分配,确定光滑因子σ的近似最优值。随后结合铣削加工参数集与PCA主成分,通过PO-GRNN构建了一套在线粗糙度预测模型。纵向与横向对比实验结果表明:该模型可提供较高的粗糙度在线预测精度,能适用于当前智能制造过程中粗糙度的在线预测。     

基于力最小的自由曲面铣削加工刀具路径优化

鉴于自由曲面在各领域的应用情况和其加工的难度,提出一种自由曲面铣削加工的刀具路径优化方法,结合铣削加工的机制,在方法中采用加工力最小为路径的评价指标,并通过仿真实例来说明文中方法的有效性,为自由曲面加工提供一种可行的刀具路径优化方法。     

准对称铣削定子内螺旋曲面切削力预测与仿真

针对定尺寸盘形铣刀准对称铣削螺杆定子内螺旋面的切削方法,建立了铣削加工的几何模型,根据塑性理论推导出切削力预测的计算公式。采用有限元方法对切削过程进行了建模仿真。在相同切削参数下,对仿真结果和预测公式计算结果进行比较,为机床传动机构设计和切削参数优化提供了数据支持。     

钛合金铣削加工表面残余应力有限元仿真

为了分析铣削工艺参数对钛合金已加工表面残余应力的影响,根据金属切削有限元分析的相关理论,以钛合金Ti6Al4V为工件材料,建立了铣削加工的有限元模型。采用正交试验设计法对钛合金Ti6Al4V铣削仿真的工艺参数进行优化,并用极差法分析不同的铣削速度、铣削深度、铣削路径对钛合金Ti6Al4V工已加工表面残余应力的影响。研究表明:在钛合金Ti6Al4V铣削过程中,对工件已加工表面残余应力影响因素由小到大依次为:铣削深度<铣削路径<铣削速度,切削深度对已加工表面残余应力影响较小,铣削速度对已加工表面残余应力影响最大;在研究范围内,随着铣削速度的增大,已加工表面残余应力逐渐增加。