航空发动机整体叶盘刀具性能灰色综合评价

以某型航空发动机钛合金整体叶盘的数控铣削为研究对象,提出了一种面向航空发动机整体叶盘的数控铣削刀具性能灰色综合评价方法。首先设计涵盖航空发动机整体叶盘难加工特征的基准件模型,然后基于灰色关联度分别构建了粗精加工刀具性能灰色综合评价模型,最后进行基准件的切削试验并应用所建立的灰色综合评价模型对刀具性能进行综合评价。研究结果表明,所构建的基准件模型和灰色综合评价模型可以快捷、有效地评价刀具性能。     

整体叶盘通道去余量线切割加工技术研究

整体叶盘的加工余量主要是在其通道开槽粗加工阶段去除的,合理选取整体叶盘粗加工通道余量去除方法是降低通道加工费用、实现整体叶盘加工经济性的关键。由于线切割机床加工单位成本低的原因,采用线切割加工方法对整体叶盘通道进行去余量加工。提出利用叶型与轮毂偏置面确定通道加工边界;通过比较通道边界投影后的投影面积大小确定最优矢量;然后根据最优矢量确定线切割丝与叶盘端面之间的夹角以及切割区域,实现整体叶盘粗加工阶段去除余量最大化。该方法可以有效地解决整体叶盘粗加工阶段经济性问题。试验表明,线切割加工可以应用在整体叶盘通道去余量加工中,并且与传统数控铣削相比,单个通道的加工费用仅为数控铣削加工费用的1/20。     

航空发动机整体叶盘高效盘铣加工技术与刀具应用分析

随着航空制造业的发展,对航空发动机关键零部件的质量提出更高的要求,由于其材料大多为难加工材料,并具有复杂结构特征,给加工制造带来了很大的困难。如何能高效、高质量地加工出这些复杂零部件是亟需解决的难题,而盘铣加工技术及其刀具应用则是解决这一难题的有效途径之一。本文首先对航空发动机部件整体叶盘的材料特性进行分析;然后,进行整体叶盘盘铣加工技术的探讨,对其可行性制造方法进行比较,明确高效盘铣加工技术在整体叶盘的加工中具有显著优势;其次,在对盘铣切削特点及其加工方式进行分析基础上,还就盘铣刀的应用及其失效形式进行探讨;进而,从盘铣刀具材料的选用、几何特征的特殊设计、刀片新型槽型开发等方面实现对刀具结构的优化设计。以上分析探讨将为解决整体叶盘的高效切削问题及航空航天领域核心零部件国产化提供参考。     

面向能耗的2.5D型腔数控铣削加工刀具组合优化选择

为降低数控机床的能量消耗,深入研究了2.5D型腔数控铣削加工过程中的刀具组合优选问题。系统地分析了刀具组合与2.5D型腔数控铣削加工过程能耗的映射关系,揭示了刀具直径和刀具可行域对加工能耗的影响,并构建了多刀具数控铣削加工能耗函数。建立了以可行刀具为优化变量、以能耗和成本为优化目标的数控铣削加工刀具组合多目标优化模型,提出一种基于有向图和Dijkstra算法的刀具组合优化求解方法。以某2.5D型腔数控铣削加工刀具组合优选为例开展实验,验证了所提模型与方法的有效性和实用性。     

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。     

模具型腔数控粗铣工艺分析研究

进行了模具型腔数控铣削加工工艺分析研究。介绍了数控铣削刀具与切削用量。对模具型腔加工特征进行详细分析,基于UGNX软件确定了对应于各种特征的加工方法和刀具。提出了模具型腔粗铣加工刀具简易组合方法,进行了走刀方式分析比较。     

基于最小切削力波动位置的数控铣削参数优化

针对铣削加工中由于切削力波动造成刀具磨损加快、表面质量不佳的问题,提出基于最小切削力波动位置对数控铣削参数进行优化的方法。通过切削运动学仿真,分析不同切削深度下切削截面传递频率的变化过程。基于切削刃螺旋线投影视图模型,根据刀具几何特征参数,计算最小切削力波动位置,用于指导切削深度、切削宽度的匹配,优化数控铣削参数。基于最小切削力波动位置对数控铣削参数进行优化,可以减小切削力波动,提高表面加工质量。     

数控铣削加工讲座——第十二讲 数控加工十字块配合体型腔零件操作解析

数控铣削加工十字块配合体和数控铣削加工型腔,其加工工艺编程任务书与加工要求、零件装夹、数控铣削刀具、切削用量、数控工艺、工件坐标系与对刀、加工编程解析见已刊出的各讲。     

基于多源异构数据的数控铣削表面粗糙度预测方法

针对传统数控铣削表面粗糙度预测模型泛化性差、精度较低等问题,提出了一种基于多源异构数据的数控铣削表面粗糙度预测方法.获取变工艺条件下数控铣削的工艺参数、刀具直径及工件材料等静态数据和振动信号、力信号及功率信号等动态数据;采用粒子群优化算法(PSO)优化卷积神经网络(CNN)的网络结构参数得到PSO-CNN;运用PSO-...     

数控铣削加工中刀具半径补偿问题研究

刀具半径补偿是数控铣削加工中的常用功能，就数控铣削加工中刀具半径补偿的建立和取消、刀具半径补偿量的指定和计算方法、刀具半径补偿功能的应用进行了研究。     

Error prediction and compensation based on interference-free tool paths in blade milling

We propose a method which uses interference-free tool paths to predict and compensate for deformation error during the spiral milling of blades. Firstly, a finite element simulation of the blisk blade milling process was conducted using an interference-free spiral milling NC machining tool path based on the curvature attribute of the blade twisted surface, observing the variation in blade milling error under different processing parameters and yielding a surface quality variation law. Next, the model was corrected by combining this error prediction data with precision design requirements, and a blade deformation error compensation scheme was suggested. Finally, an interference-free processing program containing the error compensation information was applied to carry out another blade milling simulation and a blisk milling experiment. The results showed that both the blade deformation error and the surface quality satisfied design requirements, while the accuracy of the simulation was verified.     

Research on tool path planning method of four-axis high-efficiency slot plunge milling for open blisk

The great mass of machining allowance for blisk is removed in the rough milling, so improving the rough machining efficiency for the blisk’s tunnel is the key of realizing high-efficiency machining of blisk. According to the structure characteristic of open blisk’s tunnel, a four-axis plunge slot rough milling with high-efficiency and low machining cost is advanced. First, the plunge slot process for blisk and the generation process of the ruled enveloping surface for the freeform surface of the blisk’s blade are put forward. Then, the generating method of the ruled enveloping surface for the blade’s freeform surface and the tool path generation method of four-axis plunge slot milling for blisk are studied. The rough milling region of open blisk’s tunnel is determined by generating the ruled enveloping surface of blade’s offset surface, and the algorithm of tool path for four-axis plunge milling is given. When using a ruled surface to approach a freeform surface, the problem of getting boundary is solved, and the error from the calculation of tool path is avoided by the algorithm. At last, the experiment shows that comparing to the traditional side slot milling, the cutting force of four-axis plunge milling can be reduced by 60% and even the rough machining efficiency can be increased to more than double.     

基于虚拟加工技术的数控程序优化

针对传统数控程序中进给速度固定限制加工效率的缺点,开发了面向粗铣加工的数控程序优化系统。系统基于虚拟加工技术,能完成数控程序驱动下的切削过程仿真、切削力预测、碰撞检测等。系统利用粒子群进化算法,在满足加工条件的下,实现了数控程序中进给速度和主轴转速的优化,数控程序加工效率得到显著提高。     

西门子840D伺服参数优化技术研究

在深入研究西门子840D控制系统结构与控制原理的基础上,结合机床运动学和自动控制理论,总结出一套西门子840D伺服参数优化方法,并重点介绍了在伺服参数优化过程中常见问题及解决方案。针对伺服参数优化技术,在西门子840D数控系统试验台和数控机床上进行试验,效果良好。     

薄壁件铣削技术研究

在航空航天工业中,薄壁件数控铣削是一种常见的典型加工。本文以薄壁件铣削加工过程为研究对象,完成了对薄板支架零件的数控加工工艺分析,建立了薄壁件加工变形的力学模型,应用有限元分析软件,建立了薄壁件铣削加工变形的模拟环境,总结了薄壁件铣削加工变形的规律,提出了薄壁件加工变形补偿的方法,并在Pro/E软件中生成了走刀路线。本研究成果为解决薄壁件铣削加工问题提供了一定的参考和依据。     

基于遗传算法的铣削用量优化

基于数控铣削加工的特点,建立了以最大生产率、最低生产成本为目标函数,以机床、刀具、工艺等限制因素为约束条件的铣削用量优化数学模型,并运用遗传算法,结合铣削实例,对铣削用量进行了优化。     

基于VERICUT的五轴数控加工仿真与优化

虚拟加工平台的构建、数控加工程序的正确性验证及加工过程的仿真与优化及是五轴数控机床实现高效加工的重要基础技术。基于VERICUT数控加工仿真与优化平台,以非正交五轴数控机床DMC70ev为研究对象,构建了数控加工仿真平台;以曲面加工为例,建立了基于恒定体积去除率和恒定切屑厚度的优化设计数学模型,进行了刀位轨迹的优化。应用表明:研究成果实现了五轴数控加工过程仿真及数控加工程序的正确性验证,减少了刀具磨损,提高了加工效率与加工质量,可以较好地提升企业数控加工技术的应用水平、应用质量,推动现代制造技术的发展。     

三轴数控侧铣空间刀具半径补偿算法

通过深入分析三轴数控侧铣加工的特点,利用几何平面投影原理,采用平面轮廓刀具半径补偿算法推导的类似方法,建立三轴数控侧铣加工的空间刀具半径补偿算法.将三轴数控侧铣加工的空间刀具半径补偿归纳为三种转接过渡类型处理,通过加工平面的投影相交求出空间两相邻程序段的过渡转接点坐标分量x、y,然后通过逆投影计算转接点的第三分量z,从而推导出各类型转接点的坐标计算公式.基于UG平台编写了三轴数控侧铣刀具补偿仿真软件,模拟和铣削加工实例结果表明所建立的三轴数控侧铣加工空间刀具半径补偿算法正确有效.基于该算法的空间刀具半径补偿G指令将可避免由于刀具磨损和刀具更换导致的三轴侧铣数控代码重生成.     

Tool orientation optimization and location determination for four-axis plunge milling of open blisks

Plunge milling has been widely adopted in the manufacturing industry to rough machine open blisks, and its objective is to remove stock material with high efficiency and machining stability. A current technique challenge is to calculate the tool orientation and locations (called plunger paths) in four-axis rough plunging of open blisks, so that the residual raw material left on the blades after roughing is close to the specified value. To address this challenge, a novel approach is proposed to optimize tool orientation and determine tool locations for four-axis plunge milling of open blisks. First, tool locations are determined with two principles without interfering the blades and hub. Second, tool orientation is optimized according to a new evaluation criterion. Then, considering the impact of previous tool paths, an in-process model of a blisk is used to calculate residual material. Finally, an experiment is conducted to verify this new approach. This approach can promote four-axis plunge milling in the open blisk manufacturing.