车削大螺距螺纹振动特性识别方法

车削大螺距螺纹过程中,机床、刀具和工件振动引起刀-工切削接触关系不断变化,使切削过程处于不稳定状态,已有的振动检测方法,无法揭示出大螺距螺纹车削振动的构成和影响程度.利用工件双自由度和刀具三自由度动力学模型,研究车削大螺距螺纹振动特性,提出振动响应测试和识别方法,建立振动激励判据,提取六种振动时域和频域特征参数,揭示机床主轴与刀具振动对转速、径向切深、加工余量的响应特性.结果表明,来自于机床主轴空转振动激励和刀具上的切削力高频振动激励决定了车削大螺距螺纹切削振动行为.     

车削大螺距外螺纹加工误差分布特性

采用轴向分层切削法车削大螺距外螺纹时,受机床主轴回转误差、刀具磨损和振动等因素的影响,螺纹面形成过程不稳定,其加工误差沿轴向分布具有多样性。利用误差最大值和最小值评判加工误差的方法,不能反映其分布水平和变化趋势。为此,依据螺纹面几何结构参数及其加工误差分析结果,进行两次车削螺纹试验,在左右螺纹面上选取多个特征点,利用其坐标值计算加工误差,构建中径误差和左右螺纹面大小径误差、牙型半角误差、螺距误差沿螺纹轴向分布行为序列,采用灰色关联分析方法,揭示和评价螺纹面加工误差沿轴向分布的特性。结果表明,采用上述方法可以定量评价螺纹面加工误差沿轴向分布的一致性。     

车削大螺距螺纹工艺可靠性评判方法

大螺距螺杆左右螺纹面加工误差沿轴向的分布对压力机滑块的定位与重复定位精度有重要影响,车削螺纹工艺应具有高可靠性。已有的利用误差最大值评判加工精度的方法,忽略了加工误差沿轴向的分布特性,无法揭示工艺的可靠性。为此,采用相同工艺方案,进行两次车削螺距16mm外螺纹试验,构建中径误差和左右螺纹面的大小径、牙型半角、螺距误差分布行为序列,采用灰色关联分析方法,利用加工误差分布行为序列的相似性评判大螺距外螺纹工艺可靠性,并进行实验验证。结果表明,采用该方法可有效识别和评判车削大螺距螺纹工艺可靠性。     

金刚石车削表面微观形貌形成机理的研究

为了在超精密加工前预测并控制表面粗糙度，提出一种建立圆弧刃车刀金刚石车削表面微观形貌的几何模型的新方法，开发并编写了表面微观形貌的仿真程序，在程序中考虑了刀具几何参数、振动和最小切削厚度对已加工表面特性的影响，通过理论分析和试验研究确定了最小切削厚度与切削刃钝圆半径之间的关系，分析了影响已加工表面粗糙度的若干因素，并在仿真生成的表面微观形貌中成功地加入了随机振动信号，大量切削试验是在自行研制的亚微米CNC超精密机床上进行的，结果表明：利用所建立的表面微观形貌几何模型，能够预测金刚石车削加工将要获得的表面粗糙度。     

车削加工表面形貌仿真算法

利用图形矩阵变换和矢量运算法则，开发了车削加工中刀具切削刃上任意切削点相对于工件运动的轨迹方程，并创建出一种基于工件和刀具网格划分的三维表面形貌仿真算法．     

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.     

一种基于FTS车削的微切削力模型

机械加工中的切削力模型建立对于研究工件表面形貌成型,探究切削理论有着深远的意义。在微切削加工领域,伺服车削通常用来加工自由曲面,但是考虑到尺寸效应,传统宏观领域的切削力模型无法真实地描述切削过程。针对微切削加工领域,提出了一种切削力模型,模型充分考虑了最小未成型切屑厚度,刀具切削刃钝圆以及工件对后刀面回弹引起的摩擦力。由于切削深度不同,所对应的切削原理也不同,将切削过程分为多个区域建模。当刀具切入工件后,随着切屑厚度的减小,切屑在前刀面分别经历宏观剪切、大负前角切削以及耕梨过程,而同时工件未切下的部分在后刀面的进一步作用下形成已加工表面,对应上述过程,将分为4个区域建模。最后,基于自主设计的能够精确测量两个方向切削力的快刀伺服装置(DFT-FTS)设计实验。     

螺纹切削过程建模中有关参数的确定方法

目的　为了建立螺纹切削过程的数学模型 ,研究用复杂形状刀具加工复杂形状工件时 ,刀具和工件的描述方法以及切削层参数和形状的记录方法 .方法　用将复杂形状刀具工作表面和工件的被加工表面离散化的方法来记录刀具、工件形状以及工件形状的变化过程 .结果和结论　作者提出的离散化思路在工件弹性变形不大时 ,不仅适用于螺纹切削过程的数学建模 ,亦适用于其它复杂形状刀具加工简单形状工件和用简单形状刀具加工复杂形状工件时的数学建模     

车削表面三维形貌的仿真研究

通过对影响表面形貌生成的刀具形状、进给速度及刀具与工件间的振动等多种因素的分析开发了车削加工表面形貌的仿真程序,并给出了仿真实例.根据仿真模型,利用OpenGL实现了车削加工的实时显示,仿真结果直观地反应了表面形貌的变化情况.     

多维超声振动铣削Ti2AlNb合金试验研究

Ti2AlNb合金的硬脆性较大,传统的切削工艺在切削加工中存在的切削热高导致刀具耐用度低和加工质量差等问题。本文采用切削仿真与试验研究相结合,应用二维、三维超声振动切削和普通切削进行Ti2AlNb合金切削特性的对比研究。结果表明：超声振动的三向切削力小于普通切削的,沿刀具进给方向,二维和三维超声振动相对于普通切削的切削力最大分别下降了48.6%和28.3%。3种不同的切削方式在相同的切削参数下加工出完全不同的表面微织构形貌,三维超声振动加工出“麦穗状”,且“麦芒”出现在超声分离特性较强的刀具进给方向上。随着机床转速增加,二维超声振动产生的粗糙度值相对于普通切削下降率最大为45.3%。随着振幅增加,超声振动引起的刀屑分离作用增强,在刀具二维超声振动振幅为8μm时,工件表面粗糙度下降了64.5%。试验结果表明,超声振动加工是提高Ti2AlNb合金的切削性能的有效手段之一。     

对梯形螺纹加工方法的研究

梯形螺纹较之三角形螺纹,其螺距和牙型都大。而且精度高,牙型两侧表面粗糙度值较小,致使梯形螺纹车削时吃刀深,走刀快,切削余量大,切削抗力大,这就导致了梯形螺纹的车削加工难度大。     

球头刀多轴铣削表面形貌建模仿真研究

基于铣削加工刀位轨迹,通过建立球头刀多轴铣削过程中切削刃上任意点相对工件运动的轨迹方程,求解铣削加工表面点形貌高度值.研究了进给方式、刀具倾斜方式、倾斜角度与主轴偏心等因素对加工表面形貌及粗糙度的影响.该算法的优点在于勿需对刀齿进行离散,也不需对工件进行三维网格划分,通用性好.仿真结果与实验及文献结果对比表明,算法对工件表面微观几何形貌和粗糙度的预测准确度高,对实际加工中合理选择加工参数具有指导意义.     

螺纹切削过程建模中有关参数的确定方法

目的：为了建立螺纹切削过程的数学模型，研究用复杂形状刀具加工复杂形状工件时，刀具和工件的描述方法以及切削层参数和形状的记录方法。方法：用将复杂形状刀具工作表面和工件的被加工表面离散化的方法来记录工具、工件形状以及工件形状的变化过程。结果和结论；作者提出的离散化思路在工作弹性变形不大时，不仅适用于螺纹切削过程的数学建模，亦适用于其它复杂形状刀具加工简单形状工件和用简单形状刀具加工复杂形状工件时的数学建模。     

高硅铝摩托车活塞切削加工性能研究

探讨了高硅铝AL—22%Si合金摩托车活塞切削加工时刀具的磨损规律和工件表面粗糙度的影响;讨论了刀具材料、切削刃几何参数和切削用量对该材料切削的影响规律。结果表明:对上述参数进行合理选择能大大改善高硅铝AL—22%Si合金的切削加工性能。     

广义铣削加工表面创成模型

在分析影响加工表面形貌诸多因素的基础上,首先提出一种广义的铣削加工表面创成模型;然后运用图形矩阵变换原理和矢量运算法则,导出刀具切削刃上任意切削点相对于工件实际运动的轨迹方程;最后,构造出一种高效的三维表面形貌仿真算法．该模型在铣削加工表面形貌仿真方面能给人们提供方法论上的指导．     

拉刀切削刃表面微结构对拉削性能的影响

为了研究拉刀切削刃表面微结构对拉削加工的影响,搭建拉削加工实验台,设计5种表面微结构数量不同的拉刀,进行实际拉削负载、工件振动特性和切屑蜷曲半径的对比实验. 实验结果表明,当刀具型号从2/3型变为6/7型时,拉削负载呈现先减小后增大的趋势;使用4/5型拉刀时的拉削负载最低,与使用2/3型拉刀和6/7型拉刀时相比,负载分别降低420、647 N. 拉刀切削刃表面微结构槽数量越多,对工件振动特性的抑制效果越好;使用6/7型拉刀时的工件微振动均方根振幅和刀齿切入频率对应的幅值相对于使用2/3型拉刀时分别降低38%、63%. 随着拉刀切削刃微结构槽数量的增多,切屑的蜷曲半径（即切屑变形难易程度）呈现先减小后增大的趋势,当使用4/5型拉刀时切屑的蜷曲半径达到最小值（654 μm）. 增加切削刃表面微结构的数量可以提高拉削性能,但是数量并不是越多越好,而是存在最优值.     

球头铣刀高速铣削铝合金表面粗糙度研究

球头立铣刀铣削曲面时，刀具轴线与工件曲面法线之间的夹角对工件表面质量及刀具寿命有着重要影响，通过对球头铣刀刀具轴线和工件加工表面之间的倾角研究，提出了调整刀具和工件之间的加工倾角，有效改善切削条件的策略；通过高速铣削铝合金表面粗糙度的实验研究，获得了进给量、切削速度以及进给方向对高速铣削铝合金表面粗糙度的影响规律，对高速铣削参数以及刀具切削路径的优选具有一定的指导意义．     

机械加工振型耦合颤振研究

论述了机械加工过程中 ,刀具与工件之间的平面振动———椭圆运动 ,可以分解为任意两个互相垂直方向上的谐振动 ,推导出这两个谐振动之间的相位差即是振型耦合切削颤振的诊断参数 ;同时以车削、镗削为例建立了机械加工工艺系统发生振型耦合颤振时的加工曲线方程 ,并分析了颤振对机械加工表面几何形状的影响     

正交车铣运动轨迹的研究

为了研究正交车铣加工时轴向进给量、铣刀与工件转速比以及铣刀偏心量等主要切削参数对被加工零件表面质量的影响,通过对正交车铣运动过程的分析,在建立了正交车铣加工刀具运动矢量模型的基础上,应用高级计算机语言编程和实际运行,对其运动轨迹进行了仿真．通过对仿真图形和正交车铣加工实验结果的综合分析比较,归纳总结了轴向进给量、铣刀与工件转速比以及铣刀偏心量等主要切削参数对被加工零件表面质量的影响．结果表明,减小铣刀的轴向进给量、增加铣刀与工件的转速比,均可减小被加工表面粗糙度,提高表面加工质量,而偏心量的变化对被加工表面粗糙度的影响很小．     

基于最小表面磨损率的铁基高温合金车削加工研究

根据最小表面磨损率理论,使用涂层硬质合金刀具对铁基高温合金GH2132进行了干式车削试验。采用单因素法优选切削参数,建立了最小表面磨损率条件下切削力、切削温度及表面粗糙度与切削用量之间的关系,借助电子扫描显微镜(SEM)对试验中产生的加工现象和刀具磨损机理进行了阐述。试验结果表明:刀具在进给量f=0.1 mm/r,切削深度ap=0.1 mm,切削速度v=90 m/min条件下切削时,刀具磨损强度最低,消耗最少,切削路程最长,加工精度最高;刀具的磨损机理前期以涂层剥落为主,后期主要表现为疲劳引起的切削刃崩刃。