镍基合金Inconel 718薄壁件铣削加工数控程序和切削参数优化

薄壁件加工过程因切削力波动较大可导致切削过程不平稳,需对加工工艺进行优化。建立了镍基合金Inconel718薄壁件铣削加工数控编程优化模型,模型由数控编程、材料数据库和数控加工仿真3个模块组成。在UG中建立工件实体模型,并生成相应NC加工代码;基于Power Law本构方程,考虑材料热力学动态性能和材料分离准则对切削力和切削温度的影响,采用有限元仿真软件AdvantEdge FEM获得镍基合金车削加工的切削力和切削温度等参数;将工件毛坯模型、NC加工代码、材料数据导入Production Module中,对加工过程进行优化。结果表明:利用优化后的数控程序进行加工,可减小切削力波动,有助于改善薄壁件加工过程中的稳定性。     

基于动力学的机床加工运动分析

数控定梁龙门机床的加工精度受多种因素影响,包括零部件的制造、装配误差、材料的刚度阻尼、振动、材料切削厚度等。从提高机床加工精度出发,根据拉格朗日动力学原理建立了机床的动力学模型;分析横梁、床身等部件的自由度关系,建立了机床运动学模型;采用ADAMS软件仿真机床的瞬态动力和运动关系,对比研究了不同的瞬态切削力变化对机床切削位移、速度的影响。结果表明:当机床切削厚度增大时,切削力、切削速度和切削加速度会随之增大,同时切削速度和加速度的变化滞后切削厚度和切削力的变化;在切削受力突变处切削速度有波动,移动加速度有突变,波动时间滞后切削力突变时间。仿真结果与实际机床加工情况吻合,为机床加工的运动分析提供参考。     

基于VERICUT二次开发的数控加工切削力仿真研究

为解决传统有限元仿真软件在数控加工切削力仿真应用中效率低下的问题,论文介绍了一种基于VERICUT二次开发的数控加工过程切削力仿真的快速实现方法.在VC平台下,利用VERICUT软件提供的二次开发工具Optipath API(optimize path - application programming interface),在数控加工几何仿真完成后即时提取加工过程的切削参数.根据切削力经验模型,通过MFC(microsoftfoundation class)编程开发切削力仿真结果输出界面,得到数控加工过程中切削力数值的变化曲线,实现数控加工过程切削力仿真效率的显著提高.     

基于DEFORM的刀具几何参数与切削力关系的研究

切削力是切削过程中重要的参数之一,它对工件的加工精度、加工所消耗的功率及刀具的磨损程度等方面都有着重要的影响。影响切削力的因素是多方面的,如工件材料的性能、刀具的几何参数、切削用量的影响、切削液的使用情况等等[1]。文章以镍基合金为切削载体、以DEFORM为仿真平台,建立切削仿真模型,研究了刀具角度对切削力的影响,仿真结果与实际切削过程一致,验证了仿真的有效性,从而为研究者提供了一种实验成本低、实验时间短的方法来确定切削刀具工作角度。     

数控切削过程仿真系统的研究

针对数控加工三维仿真系统的开发,研究了系统的构成,加工过程仿真,三维几何模型的构建、运动轨迹的确定、仿真过程的实时动态显示以及仿真真实感实现的具体方法.根据数控车削加工的特点,提出了一个基于构造单元的工件分解表达模型,利用此模型与刀具实体模型做布尔减运算,来实时模拟工件材料的去除加工过程及验证加工结果;采用三维图形接口标准OpenGL和Visual C 结合作为工具,处理有关计算和图形算法,以获得理想的真实感效果和仿真速度.在此基础上,根据再生性切削力是切屑厚度函数的原理,提取几何仿真中的切削层参数,并将其应用于切削力计算和加工参数优化中,建立起集成CAD/CAM的几何仿真和物理仿真系统.     

基于AdvantEdge切削工艺参数及刀具几何参数对切削力影响研究

为了探究在低速正交刨削时,切削工艺参数及刀具几何参数对切削力的影响,以AdvantEdge仿真正交刨削Ti6Al4V合金,在不同切削工艺参数和刀具几何参数下的仿真,分析得出切削深度、进给量、前角和钝圆半径对切削力影响最大,故而通过仿真数据进行在spss进行回归拟合和方差分析,建立了相应的指数模型公式,得到切削力指数模型,这为研究低速切削下切削工艺参数和刀具几何参数对切削力的影响做理论指导。     

基于神经网络的数控加工物理仿真的研究

为描述数控加工过程的物理现象及其规律,提出数控加工物理仿真内容体系结构,综合考虑多种影响因素运用人工神经网络分别建立起刀具磨损、切削力、温度场、切屑形态和切削振动的仿真模型,该模型大大地提高了数控加工仿真的真实性.最后指出了物理仿真的发展趋势.     

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。     

型腔拐角铣削加工参数优化与研究

在铣削模具型腔拐角时,拐角处铣削力突变是影响加工质量的重要原因。通过分析刀刃切削轨迹,提出了一种基于单刃等面积切削模型的铣削力参数优化方法。首先根据实际工况下刀刃轨迹路线,计算和分析了拐角处接触角瞬时变化情况,得到单刃等切削面积参数数学模型;然后运用有限元分析软件DEFORM对工件进行动态加工模拟,仿真结果表明:切削力能随着铣削路径实时变化,较传统参数方法该模型设置能够有效的降低拐角处50.20%与36.52%的切削力。并且在VERICUT中进行验证,结果显示优化模型使拐角更加光滑,达到了平稳过渡,为型腔拐角铣削加工工艺参数优化及仿真分析等方面的研究提供了理论依据。     

基于改进瞬时刚性力模型的机床铣削加工监测

针对用于切削力预测的瞬时刚性力模型所需参数较多且依赖初步切削实验的问题,提出一种不需要切削实验的新型切削力预测方法,实现在实际工厂中监测机床铣削加工过程。在斜角切削模型和正交切削理论的基础上,对传统的瞬时刚性力模型进行改进,减少切削力预测所需的切削参数。改进后的模型仅需在铣削操作开始时从测量的主轴电机扭矩得到的剪切角参数,无需任何额外的传感器就可以实现铣削力预测。在所提模型中,刀具跳动的影响可通过每个切削刃处的旋转半径偏差表示,以精确预测切削力。为验证该模型的有效性,进行切削实验。结果表明：切削力的预测值与实测值吻合较好,在实际加工过程中,无需任何实验铣削或任何额外的力传感器就可以准确了解机床加工状态。     

复杂薄壁零件数控加工变形误差控制补偿技术研究

高性能航空发动机整体叶盘、大小叶片转子、离心叶轮、叶片等零件广泛采用钛合金薄壁结构。加工过程中的切削力、残余应力将产生零件加工变形及加工误差。本文重点讨论了薄壁零件加工过程中的切削力建模和工件加工表层残余应力的分布规律,提出了对叶盘零件加工变形误差的补偿方案。通过建立精确的切削力、残余应力预报模型,对切削加工过程进行力学仿真,优化切削参数、补偿刀位轨迹,进而实现薄壁结构叶盘零件的精密数控加工。     

数控测试用伺服进给系统非线性建模与仿真

提出了一种基于虚拟机床的数控系统运动控制性能新型检测方法,介绍了测试系统的结构与工作原理,并充分考虑间隙与摩擦等非线性因素的作用效果,建立了用于数控测试的机床伺服进给系统的非线性综合仿真模型。仿真实验结果表明间隙及摩擦等非线性因素会影响系统控制效果与加工精度,验证了非线性建模在数控系统运动控制性能测试中的必要性。所建模型为虚拟机床的设计奠定了基础,所提出的检测方法为全面测试数控系统运动控制性能提供了新途径。     

γ-TiAl基金属间化合物机床铣削中的切削力预测

针对γ-TiAl基合金因室温脆性导致其加工较为困难的问题,提出一种采用正交斜变换技术对γ-TiAl基金属间化合物Ti-48Al-2Cr-2Nb铣削加工切削力进行预测的方法。利用正交车削试验测量切屑厚度、切削力和进给力等,计算出剪切应力、剪切角和摩擦角等基本切削参数。采用正交斜变换技术确定铣削加工的切削系数,并利用端面铣削的切削力解析模型对切削力进行仿真。此外,研究了涂层对摩擦因数、剪切应力、剪切角和切削力的影响。在不同的切削条件下,分别通过端面铣削和球头铣削试验对切削力预测结果进行了验证。结果表明：切削力的预测值与实测值吻合较好,验证了力学模型的有效性;对于AlCrN和AlTiN涂层,端面铣削的切削力估计误差分别在20%和13%内;对于AlCrN涂层,球头铣削的切削力估计误差在15%内。     

薄壁件铣削加工颤振控制研究

针对薄壁支架加工过程中出现的颤振现象,通过铣削加工颤振机理分析,并进行切削参数优化,解决了加工过程中的颤振问题。首先通过建立有限元模型,进行零件模态分析,获取零件动态特性;接着通过试验与仿真相结合的方式,获取机床-刀具系统的颤振稳定域;并进行稳定域内参数优化、零件动态特性与切削参数对比分析,最终获取避免加工颤振的切削参数,并进行加工验证试验,解决了加工颤振问题,提高了产品质量。结果表明通过切削参数优化可有效解决加工过程中得颤振问题。     

加工中心热误差综合预测模型的研究

文中在综合分析了机床热误差的产生根源的基础上,提出了一种通过机床电机电流参数、速度参数及主轴冷却系统进、出油口的两点温度,利用多元线性回归模型,对加工中心切削过程的热误差进行实时预测的新方法。切削加工的实验结果表明,热误差的推定值与实测值具有良好的一致性。该方法用于机床热误差建模,具有测量参数少、测量成本低、测量方法简单可靠等优点,为实现机床热误差实时补偿系统的开发提供了一种新的思路。     

钛合金TA7铣削加工特性研究

TA7钛合金高强度和低热导率的特点使其成为典型的难加工材料。为了研究钛合金TA7的铣削加工特性,开展了钛合金TA7铣削实验,研究切削参数对TA7切削特性的影响规律。基于MINITAB分别建立了切削力、表面粗糙度与切削参数的回归模型,并分析了切削力、表面粗糙度、残余应力与切削参数的响应关系,揭示了切削参数对切削力时域和频域信号、已加工表面形貌与残余应力影响规律。     

基于Deform-2D的TC4合金的J-C模型参数优化选择

为了更加准确地了解TC4合金在切削过程中所发生的一系列变化,对3组TC4合金的J-C模型参数分别在传统和高速切削条件下进行仿真。通过将切屑形状以及切削力与实验结果进行对比,并进行迭代计算,对摩擦因数和材料的失效参数进行修正,并且将3组参数得到的仿真结果与实验结果进行比较,最终确定一组最佳本构模型参数。在传统切削和高速切削下,该组本构模型参数所得到的仿真结果在切屑形状和主切削力的精度上均占有绝对优势。研究结果为TC4合金材料的切削仿真提供了更为可靠的理论依据。     

基于UG&VERICUT一体化数控仿真加工平台的研究

论文结合UG的三维建模功能和VERICUT三维运动仿真功能,构建了UGVERICUT数控仿真虚拟加工平台,利用UG中的CAD模块建立了数控仿真机床、被加工对象及毛坯的参数三维模型,同时实现在CAM模块中完成了对被加工零件的刀具轨迹生成,并运用后处理模块生成了可被机床直接执行的数控G代码;在VERICUT环境里,创建机床三维仿真运动结构,机床各部分结构以及被加工对象的STL模型都由UG输出并导入VERICUT中,同时调入数控加工G代码的,实现了数控加工过程动态仿真,对刀具轨迹了正确性进行验证,并同时进行加工质量检验,实现了数控加工的动态仿真和加工过程的检验的一体化全过程,保证了数控程序的正确性,从而缩短生产时间,提高生产效率。     

加工中心热误差综合预测模型的研究

提出一种以机床电机电流参数、速度参数及主轴冷却系统进、出油口的油温温差为热误差因子,利用多元线性回归模型,对加工中心切削过程的热误差进行实时预测的新方法.切削加工的实验结果表明,热误差的推定值与实测值具有良好的一致性.     

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。