轴空间多约束下的五轴B样条路径速度规划

针对五轴机床刀具位姿与驱动轴非线性映射导致的驱动轴加速度、跃度超过电机限制问题,提出一种考虑驱动轴性能限制的进给速度规划方法.基于机床的运动学反解,推导了驱动轴的速度、加速度、跃度与进给速度的映射关系,建立加工过程驱动轴的约束条件;以加工效率为优化目标,建立多约束条件下高维度非线性最优化模型;应用序列二次型规划(SQP...     

基于主轴电流的铣削力间接监测方法

实时准确地监测铣削状态对于提高加工质量与加工效率具有重要意义,切削力作为重要的加工状态监测对象,因其监测设备昂贵且安装不便而受到限制,为此提出一种考虑刀具磨损的基于主轴电流的铣削力监测方法.首先基于切削微元理论建立了考虑后刀面磨损的铣削力模型,并通过铣削实验进行铣削力模型系数标定;然后对主轴电流与铣削力的关系进行理论建...     

基于数控铣削加工时域仿真的工艺参数优化

在瞬时刚性铣削力模型基础上,实现了铣削力、机床主轴切削扭矩和功率、刀具变形及切屑厚度的仿真,并提出了基于铣削加工过程时域仿真的加工工艺参数优化方法。实验证明该方法简单实用,有效提高了材料去除速率和机床的主轴功率利用率,从而使机床的加工效率明显提高。     

基于智能报警的刀具状态在线监测技术

为了提高机床加工过程中刀具磨损的监测能力,选择主轴电流和进给电流为主要信息,基于小波分解及软测量模型进行电流信号的多特征提取,从加工进给和主轴驱动两方面反映刀具磨破损信息;在此基础上,基于Parzen视窗法进行多特征信息的数据融合,构建智能报警模型,并依据拉依达法则确定报警边界,从而实现刀具状态的智能报警.将该技术应用到机床的加工中,实验证明可以实时地监测刀具运行状态并进行磨破损报警.     

基于改进粒子群优化算法的变截面涡旋盘瞬时铣削力模型参数求解

针对变截面涡旋盘瞬时铣削力预测存在的多元非线性难题,从涡旋盘实际铣削过程出发,建立了考虑刀具跳动的瞬时铣削力数学模型,提出了一种基于改进粒子群优化算法（PSO）对铣削力模型参数进行求解的方法,以提高瞬时铣削力预测模型精度。通过4组不同铣削参数下的瞬时铣削力实验对该方法进行验证,结果表明：该方法求解得到的变截面涡旋盘瞬时铣削力与实验测得的瞬时铣削力在形状和峰值处有较高的吻合度,4组实验的峰值误差在15%以内;采用自适应惯性权重和随机扰动因子的改进PSO算法能够有效地提高变截面涡旋盘瞬时铣削力系数辨识的收敛速度和收敛效果,还能提高算法整体搜索能力。该方法只需较少的实验次数就能辨识出较高精度的模型参数,比平均铣削力求解方法的实验成本更低,对涡旋盘的加工具有重要参考价值。     

考虑工件变形的五轴侧铣薄壁件铣削力建模

针对铣削加工过程中工件和刀具接触关系的时变性所导致铣削力预测不精准的问题,提出一种综合考虑工件变形作用下的五轴侧铣铣削力建模方法。首先,基于机械Ⅱ型力学模型,综合考虑剪切力和犁切力作用,建立五轴铣削加工微元铣削力模型;其次,利用欧拉-伯努利梁理论计算工件在任意切削深度下的变形量;进而,更新工件变形量引起的切削深度变化,构建考虑工件变形的五轴侧铣薄壁件铣削力模型;最后,通过试验与模型预测结果对比,得出在考虑变形的情况下,X、Y方向上铣削力的平均峰值误差分别减小了4.42%和0.62%,验证了模型的有效性。     

基于切削电流系数的铣刀磨损状态监测

基于切削力系数的铣刀磨损状态监测方法提出了与切削参数独立的刀具磨损指标。由于存在干扰机床正常加工、实时性不佳、传感器安装不便和成本过高等问题,限制了其在实际工业环境中的应用。针对上述问题,结合切削力与主轴电流的关系,提出一种基于主轴切削电流系数的铣刀磨损状态监测方法。首先,融合切削力系数和主轴电流的优点,建立铣削电流模型;其次,根据切削电流模型进行切削电流系数辨识,记录新刀状态下切削系数;然后,使用切削系数实时估计相同加工工况下新刀切削电流,监测实际切削电流偏离估计值的程度,判断铣刀磨损状态;最后,通过实验与力信号对比验证该方法的正确性。实验结果表明,该方法可以替代基于切削力系数的磨损状态监测方法,能有效、实时、无干扰、便利和低成本地识别新刀、正常和严重3种磨损状态。     

钨合金(95WNiCu)铣削参数对铣削力的影响

为研究铣削参数对钨合金工件铣削力的影响规律,设计了单因素实验与正交实验对钨合金进行铣削加工,通过实验数据对铣削力展开影响因素分析以及直观分析,并建立钨合金的铣削力公式.实验结果表明:①铣削力随着主轴转速的增加先增加后减小在增加,随着进给速度和切削深度的增加逐渐增加;②X、Y向铣削参数影响程度主次顺序为切削深度、进给速度、主轴转速;Z向铣削参数影响程度主次顺序为进给速度、切削深度、主轴转速;铣削钨合金对参数的选择应为高转速,小进给速度和小切削深度的加工方式.     

多轴复合车床主轴阻尼与C轴切换技术

针对多轴复合机床旋转主轴与回转进给轴之间相互切换,设计用于刹车和增加C轴运行过程当中产生阻尼的一种全新的结构模块,通过液压控制,可使机床C轴在运转中增加一定的阻尼,达到在铣削时消振的目的.同时在高速旋转中快速刹车。     

[可靠性建模及试验技术]面向数控机床可靠性试验的多维力随动加载装置

面向五轴联动数控机床的可靠性试验提出多维力随动加载方法,对五轴联动进给主轴施加多维力载荷,形成复杂进给抗力,部分模拟主轴复杂切削力环境。基于6-PUS并联机构研制多维力随动加载装置,采用模糊PID控制器建立显式力控制系统,比例和积分增益可随加载误差自适应调节。在五轴联动数控机床上开展多维力随动加载实验,结果表明,加载装置能够跟随机床主轴的单轴、三轴联动和五轴联动进给运动,根据期望值对主轴施加三维力,加载误差小于3.2%,在机床执行多种加工轨迹时形成有效进给抗力,为后续引入动态加载模拟复杂切削力提供理论和装备支撑。研究成果可为数控机床可靠性试验提供低成本、可循环的加载方式,有利于测试的规模化和标准化发展,也可为精度保持性、超载试验、跑合试验等机床性能测试提供新的负载模拟思路。