基于切削参数的高速铣削系统稳定性研究

切削中的振动对加工质量有很大的影响,通过高速铣削试验及仿真分析,对基于工艺参数和刀具参数的高速铣削系统稳定性进行研究,得到了主轴转速、进给量、切削深度、刀具几何参数等对切削颤振系统稳定性的影响规律。试验所得结果为高速铣削加工切削用量的合理选择,特别是加工参数的优化提供了参考。     

高速切削稳定性研究综述

介绍国内外学者在高速切削稳定性方面的研究成果,着重总结和分析以下几方面的研究工作:颤振的发生机理及数学模型、颤振的监测及预测以及抑制颤振提高切削稳定性的方法.     

高速铣削系统动态实验方法研究

针对高速铣削加工中心设计并进行了静态模态实验、动态空转实验和铣削实验,分别在不同工况下的静态实验、主轴空转不铣削实验、不同铣削参数铣削实验下测得振动信号和动态铣削力.通过对各项实测数据的对比分析,得出各铣削参数与高速铣削系统动态特性的关系,识别特定加工条件下的稳定性铣削极限,为探讨适合高速铣削特点的实验测试及其动态特性优化方法提供依据.     

一种快速的变螺旋铣刀铣削稳定性预测方法

变螺旋铣刀铣削作为一种有效的颤振控制策略,已经受到了广泛关注。由于在建立的变螺旋铣刀铣削动力学方程中,出现了由铣刀变螺旋特性引发的系统变时滞相,而现有方法无法求解该问题。针对该问题,提出了对刀具进行轴向离散,而后将每个离散后的变螺旋刀具单元,近似模拟成变齿距刀具,从而完成变时滞微分方程向多时滞微分方程的转化。通过与前人研究工作作比较以及模型验证与分析可知,所提出的方法具有良好的预测变螺旋铣刀铣削稳定性的能力,更高的计算精度、收敛效率和计算效率。     

一种预测左半部成形极限图的简单方法

板材成形性能的评价一般基于成形极限图（ＦＬＤ）。然而,无论是经由理论计算还是实验方法来获得成形极限图依然很困难而且很耗时,提出了一种预测深拉延部分成形极限图的新方法,假设对所有钢板来说其成形极限图的几乎都是一样的,而深拉延变形区域内其失效厚度应变也几乎一样,据此可利用体积不变原理推导出主应变６和次应变之间的关系,结果表明,根据此方法计算的左半测（拉深应变区）成形极限图与实验获得的ＦＬＤ基本一致。     

高速切削系统的稳定性实验研究

切削系统随着切削速度的提高,工件加工质量、机床刀具的寿命等受系统稳定性的影响逐渐增大,针对这一特点,设计并实施高速加工中心模态实验和高速铣削动态实验。通过对实验数据的分析,得到系统前8阶固有频率,并绘出在一定加工条件下的切削稳定性极限图。     

切削加工过程中颤振预测的研究进展

切削颤振是切削加工过程中伴随的一种普遍现象,具有复杂的不确定性和不可预知性,切削颤振的预测将有助于提高切削加工表面质量。对切削颤振的产生机制和主要影响因素进行了介绍,以及对切削颤振的稳定性极限、判别方法、预测方面的研究成果进行了总结,并分析了其中的技术问题与未来的发展方向。     

薄壁零件的铣削加工稳定性研究

为控制薄壁结构零件加工过程中的变形和切削振动,在考虑刀具和工件两个方向的自由度的基础上,分析、建立了薄壁零件的动态铣削模型.针对2A12铝合金薄壁结构零件,利用Mikron高速加工中心和相关仪器,通过铣削力实验和模态实验,分别测得特定刀具和工件系统的动态铣削力系数和模态参数,从而绘制出高速铣削薄壁零件的稳定性叶瓣图,得到了不同径向切深条件下的极限轴向切深,并通过试验进行了验证.这种方法可用于相关薄壁零件加工时合理选择切削用量.     

薄壁件铣削加工稳定性分析及试验验证

薄壁件由于刚性差,在铣削过程中难免会出现各种扰动,从而容易发生颤振,严重影响了零件的精度和表面质量。在分析薄壁件铣削过程中的动态位移和动态切削力的前提下,建立了薄壁件侧铣工艺系统的动力学模型和薄壁件再生颤振系统的传递函数。在此基础上应用有限元分析技术对铣削工艺系统进行了模态分析并绘制了工艺系统的稳定性叶瓣图,为稳定的切削参数的确定提供了参考。切削实验验证了所构建的模型和方法对于防止切削颤振是正确和可行的。     

一种新的预测CCT图的冶金模型

本文在相变形核和成和工理论基础上建立了一种冶金模型。这种模型能够预测在连续冷却过程中的铁素、珠光体和贝氏体转变动力学及ＣＣＴ图，并讨论了相变放出的潜热对所预测的ＣＣＴ图形状的影响。     

影响铣削颤振稳定性的因素与规律分析

应用Altintas切削颤振理论实现了铣削颤振的预测,并对影响铣削稳定性的机床系统因素进行了分析。研究发现,稳定性叶瓣图会受到机床的主轴-刀具系统模态参数影响,尤其是模态刚度、阻尼比和固有频率。另外,通过系统动刚度相同的条件下不同的阻尼比和模态刚度组合对铣削稳定性的影响分析发现,模态刚度对系统稳定性的影响要大于阻尼比的影响程度。分别对影响铣削加工稳定性的刀具参数、工件材料特性以及切削参数等因素及其对铣削稳定性的影响规律进行了分析。结果显示:减小刀具齿数、刀具螺旋角和刀具悬伸量,并增大刀具直径对于改善切削颤振有益;具有较小切向切削力系数和径向切削力系数的材料更容易实现稳定切削;减小铣削宽度,并采用顺铣方式,系统的临界切深更大。     

铍铜合金铣削过程刀具黏附现象对切削颤振影响分析

为了满足高精密铍铜件表面的加工要求,研究刀具表面黏附过程对切削系统和已加工表面的影响,有利于提高加工质量和加工效率。通过建立二自由度切削颤振系统,结合工件材料特性、黏结过程和断续切削过程,采用单因素高速铣削实验方法,解析刀具损伤、切削颤振和已加工表面的内在联系,并通过电镜扫描和白光干涉对刀具表面和已加工表面进行对比分析。切削速度和黏附程度的差异性,极大地影响了切削过程的稳定性,导致已加工表面缺陷的产生。不同黏附环境往往导致了不同的切削状态,尤其是高黏附率环境下的刀具表面黏附有利于维持切削刃形态和减缓加工颤振现象。     

常用宇航钣金材料成形极限图实验

对常用宇航钣金材料不锈钢1Cr18Ni9Ti、铝合金7A09、5A06、2A14、2A12及钛合金TC4进行成形极限的实验研究,得到1Cr18Ni9Ti、2A14、5A06及2A12室温下的FLD,并建立其FLD计算模型。实验结果表明,1Cr18Ni9Ti室温下的成形性能明显高于2A12、2A14和5A06,且金属板料厚度对其成形极限影响较大,板料越薄,成形极限越低。铝合金7A09及钛合金TC4在室温下的塑性成形性能极差,无法得到其室温下的FLD。     

7075-T6铝合金板温热成形极限图实验

研究7075-T6铝合金板在温热状态下成形性能,采用电化学腐蚀网格法,利用热力耦合条件下的通用板材成形性能实验机和网格应变自动测量分析系统,获得了7075-T6铝合金板在温热状态下(室温~200℃)的成形极限图(FLD)。实验表明,7075-T6铝合金板的成形极限曲线受温度影响显著,并随温度的升高而上升。基于实验数据,建立了不同温度下7075-T6铝合金板成形极限图的计算模型。     

AZ31镁合金成形极限图的实验研究与数值模拟

利用Nakazima半球凸模胀形实验构建了AZ31镁合金在170、200和230℃温度条件下的成形极限图,分析了温度对AZ31镁合金成形极限的影响。利用有限元方法对AZ31镁合金在200℃温度下的胀形过程进行了数值模拟,并将所得模拟结果与实验结果进行对比。结果表明,随着胀形温度的升高,AZ31镁合金的变形抗力不断降低,显著提高了其成形极限,并验证了AZ31镁合金的塑性从100℃快速上升,到200℃后上升变缓。数值模拟和实验研究的结果具有较好的一致性,证实了所构建模型的有效性。     

外圆车削TC4钛合金颤振稳定性极限预测

外圆车削加工TC4钛合金过程中,再生型颤振会在工件表面留下不规则的振纹,严重影响了钛合金的表面加工质量.考虑外圆车削动力学参数的影响,建立了外圆车削TC4钛合金再生型颤振动力学模型.在KDN数控车床上进行动力学参数识别试验,将试验结果代入所建模型解析解中,利用MATLAB软件绘制外圆车削稳定性叶瓣图并得到外圆车削加工T...     

钛合金高速铣削的切削力实验研究与建模

针对难加工材料Ti6Al4V(TC4)进行高速铣削的铣削力研究,通过多因素正交试验,分析切削参数对切削力的影响,得出对难加工材料宜采用高速小切削的方法加工。将铣削加工中的切削力分解为纵向铣削力、横向铣削力和轴向铣削力,根据铣削力和切削加工参数之间的关系,采用最小二乘法等概率统计方法和回归分析原理,建立了三向铣削力模型。对所建立的铣削力模型进行回归参数显著性检验,分析所构建模型的置信度和残差,结果表明所建立的铣削力模型能很好地符合原始实验数据,可靠性好,能用于铣削力的预测和控制,为高速铣削钛合金的参数优化提供可靠依据。     

高速铣削加工表面位置误差的频域分析

在高速铣削加工过程中,提高轴向切削深度和主轴转速可以获得较高的材料去除率,然而限制轴向切削深度提高的一个因素是加工颤振.高速铣削系统动态失稳可能导致加工零件的表面几何精度偏差.分析高速铣削的表面位置误差对表征切削过程、刀具寿命估算和加工优化都起着重要作用.因此,在不考虑再生颤振影响的前提下,提出了一种数值分析和加工实验相结合的方法来研究表面位置误差.首先,构建了高速铣削加工过程模型,然后建立了动态铣削力模型,并推导了表面位置误差的分析方法.通过数值分析和铣削实验相结合,得到了高速铣削加工的稳定性叶瓣图.接下来,研究了逆铣削加工过程的表面位置误差,并详细分析了主轴转速和轴向切削位置对表面位置误差的影响规律.最后,把稳定性叶瓣和表面位置误差数据组合在同一个图里得到了高速铣削加工的综合分析图.借助综合分析图,能预测表面位置误差和优化高速铣削的工艺条件.