小直径球头铣刀铣削淬硬钢的试验研究

通过采用直径为 1 5mm的TiAlCN涂层硬质合金球头铣刀对S136淬硬模具钢进行中高速干式切削实验 ,分析了淬硬钢铣削时切削速度、进给速度和切削深度对切削力的影响规律 ,分析了不同切削用量对铣削过程的振动和噪声的影响 ,提出了合理选择切削参数的原则和改善加工过程稳定性的途径     

硬岩掘进机盘型滚刀回转破岩仿真研究

硬岩掘进机上盘形滚刀在实际破岩过程中既随刀盘公转,又绕自身轴线自转,是一个复杂的运动过程。滚刀在破岩过程中受到的作用力的计算是进行刀盘设计和推进系统设计的重要依据。针对硬岩掘进机盘型滚刀破岩过程分析和计算的复杂性,应用ABAQUS软件中多体动力学原理建立滚刀组合回转破岩的有限元模型,模型中采用无限元网格施加无反射边界条件,消除模型大小对仿真结果的影响。通过分析计算滚刀破岩中所受的作用力,研究了滚刀回转破岩的刀间距及相位差。仿真结果表明,对于所选用的岩石类型,其最优刀间距为60mm,此时滚刀受到的滚动力最小,破岩质量最大,破岩比能最小;相邻滚刀的最佳相位差为120°,破岩质量最大,比能最小。研究为硬岩掘进机上刀盘刀具的布局研究奠定了基础。     

球头铣刀切削力模型的研究进展

综合评述了国内外对球头铣刀切削力模型的研究成果及发展动态,重点介绍了球头铣刀铣削力的经验系数建模、理论建模和自动化加工铣削力建模方法。     

基于虚拟样机技术的行星齿轮传动系统分析

利用实体建模软件UG建立了减速器行星齿轮传动系统的虚拟样机,并利用UG与动力学仿真分析软件ADAMS,将虚拟样机导入到ADAMS中建立仿真模型。齿轮啮合中轮齿间除了滚动接触外还存在相应的滑动接触,使轮齿间具有较大的摩擦了,针对传统赫兹理论形成的齿面接触力计算没有考虑齿间摩擦,将摩擦系数引入计算,得到了齿轮之间的接触力曲线变化。应用UG NX的"高级仿真"模块,建立行星轮有限元模型,通过解算器NX NASTRAN对有限元模型进行分析求解,得到行星轮在接触力作用下应变和应力分布情况,再根据设计要求对零件参数进行优化,使行星轮的结构既满足设计要求,又达到体积小和成本低。     

平头螺旋刃立铣刀切削力预报模型的建立与数值仿真(一)——刀具几何参数对铣削力的影响

铣削力对刀具变形、工件变形、刀具寿命、加工表面质最均有重要影响,是计算切削功率,设计和使用机床、刀具、夹具和优化加工工艺不可缺少的依据,并直接影响切削热的产生.由于缺乏精确的切削力信息,在生产车间实际加工中通常采用较保守的加工条件,致使加上效率降低和生产成本提高.因此建立可靠的切削力预报模型,在实际加工之前预测出切削力...     

硬孔攻丝用高性能先端丝锥的设计及应用

热后硬孔攻丝螺纹变形量小、尺寸稳定、强度高.该工艺方法对刀具强度要求较高,使用普通高速钢丝锥和螺纹铣刀加工时,普通高速钢丝锥无法承受热后硬孔攻丝所产生的大扭矩而频繁折断,报废率较高,同时螺纹铣刀成本高,不适合大批量生产.针对热后硬孔攻丝工艺复杂、成本高的问题,专门设计了硬孔攻丝用高性能先端丝锥,解决硬孔攻丝难题,并与其...     

异形PDC齿切削破岩提速机理研究

在室内切削实验基础上基于有限元二次开发建立了异形齿切削及全钻头破碎非均质花岗岩的三维数值仿真模型,研究了12种形状聚晶金刚石复合片(PDC)齿切削非均质岩石过程中的切向力、法向力、岩屑、破岩比功,并研究了齿形对全尺寸钻头破岩效率的影响。研究结果表明：锥形齿的切向力最小,破岩比功最高,对应的锥形齿钻头的进尺也最小;三平面齿的法向力和切向力均为最大;破岩比功最低的齿为双曲面齿;进尺最大的全钻头齿形为更易吃入岩石的鞍形齿、双曲面齿以及斧形齿。     

平头螺旋刃立铣刀切削力预报模型的建立与数值仿真(二)——切削参数对铣削力的影响

铣削力对刀具变形、工件变形、刀具寿命、加工表面质量均有重要影响,是计算切削功率,设计和使用机床、刀具、夹具和优化加工工艺不可缺少的依据,并直接影响切削热的产生.由于缺乏精确的切削力信息,在生产车间实际加工中通常采用较保守的加工条件,致使加工效率降低和生产成本提高.因此建立可靠的切削力预报模型,在实际加工之前预测出切削力...     

电磁耦合处理对硬质合金刀具切削力的影响研究

为了研究电磁耦合处理对硬质合金刀具切削力的影响,利用电磁耦合设备对YT15硬质合金刀具进行强化处理,通过干车削40Cr试验研究不同电磁耦合处理参数情况下对刀具切削力的影响。结果表明,在适当的电磁耦合处理参数作用下刀具的总切削力大幅下降。通过采集到能反映切削过程稳定性的总切削力信号幅值,发现电磁耦合处理可以提高切削稳定性、延缓刀具磨损。建立了相应的修正后的电磁耦合处理刀具的切削力经验公式,分析了各切削要素对处理前后硬质合金刀具切削力的影响。     

自由切削阶梯端铣刀铣削力试验研究

在传统阶梯端铣刀大平面铣削加工中,能采用较大的切削深度、进给速度和较高的铣削速度以提高铣削效率,但切削深度不能大于刀片边长的2/3,刀具耐用度和生产率较低。本文介绍了一种自由切削阶梯端铣刀的基本理论,每齿进给量和切削深度较大,能有效提高加工效率。通过铣削力试验,证明该自由切削阶梯端铣刀的铣削力比传统端铣刀低30%以上,刀具耐用度提高。     

高速切削加工中切削力的应用研究

通过采用一种新型的试验装置,可重现在了较大的切削速度范围内(从15～100m/s),正交切削下的切削过程.该试验设备可以记录在正交切削下的切削过程中法线方向上和切线方向上的作用力数值.从而在很大的切削速度范围内,可以对刀具和切屑之间的摩擦力进行分析.给出了切削力的分力变化和摩擦系数变化的情况.此外,通过可以使用一台高速摄影机,记录了高速加工中,切屑的形成过程的图像.     

直柄立铣刀切削稳定性的分析

在对直柄立铣刀切削时的受力、变形进行分析的基础上 ,阐述了影响直柄立铣刀稳定切削的因素。     

球头铣刀加工倾角对切削力的影响

对球头铣刀刀具轴线和工件加工表面之间的加工倾角进行了理论研究,建立了加工曲面时刀具倾角的数学模型,并通过试验研究了高速铣削铝合金时刀具倾角对切削力的影响规律。随着刀具轴线相对于进给方向倾斜角度β的增大,切削力变化的趋势是减小;编制多轴数控加工程序时可以通过设置合理的刀具倾角来改善切削条件。     

两刀片固定镗刀块切削加工的力学模型

镗削加工的质量主要取决于镗后孔表面残留下的进给印痕,它受镗刀块上刀片的径向和轴向摆差、以及镗刀块与孔中心线间的错位量的影响。首先找出切削层面积及刀刃与切屑接触长度,然后分别乘相应系数,然后考虑镗刀块上每一刀片的安装错位所引起的径向和轴向摆差,导致切削负荷的不规则分布,以及镗刀块的轴线与孔轴线错位量导致切削力不平衡引起的振动,进而影响孔的质量。在此基础上建立了镗削加工的力学模型,可有效计算和解决上述问题,有助于提高镗削加工的质量。     

NAK80塑料模具钢切削加工性的研究

通过对NAK80塑料模具钢的切削试验,研究了其切削加工性,如切削力、刀具耐用度、加工表面粗糙度和切屑形态。结果表明,在相同切削条件下,NAK80钢的切削力比45钢增大约39%,磨损速率约为45钢的4倍,属较难切削材料,这主要因为钢中存在板条状马氏体及Ni3Al、ε-Cu等硬质点,同时具有高强度和高硬度所致。     

基于时变切削力的滚齿振动动力学模型

滚齿加工过程中的时变切削力会引起颤振,影响加工质量和工件精度。为了分析滚刀-工件系统的振动特性,根据金属切削理论,提出了考虑单刀齿和双刀齿切削的时变切削力计算方法。同时,建立了4自由度滚刀-工件的滚齿振动动力学模型,获得了不同转速工况对系统振动特性的影响,并进行了滚削振动测试实验;通过对现场实验数据与理论计算结果对比分析,验证了动力学模型的正确性。研究结果表明,新的计算方法能够准确计算滚刀和工件的振动特性,可为研究切削颤振机理和加工系统状态监测提供依据。     

New mathematical method for the determination of cutter runout parameters in flat-end milling

The cutting force prediction is essential to optimize the process parameters of machining such as feed rate optimization, etc. Due to the significant influences of the runout effect on cutting force variation in milling process, it is necessary to incorporate the cutter runout parameters into the prediction model of cutting forces. However, the determination of cutter runout parameters is still a challenge task until now. In this paper, cutting process geometry models, such as uncut chip thickness and pitch angle, are established based on the true trajectory of the cutting edge considering the cutter runout effect. A new algorithm is then presented to compute the cutter runout parameters for flat-end mill utilizing the sampled data of cutting forces and derived process geometry parameters. Further, three-axis and five-axis milling experiments were conducted on a machining centre, and resulting cutting forces were sampled by a three-component dynamometer. After computing the corresponding cutter runout parameters, cutter forces are simulated embracing the cutter runout parameters obtained from the proposed algorithm. The predicted cutting forces show good agreements with the sampled data both in magnitude and shape, which validates the feasibility and effectivity of the proposed new algorithm of determining cutter runout parameters and the new way to accurately predict cutting forces. The proposed method for computing the cutter runout parameters provides the significant references for the cutting force prediction in the cutting process.     

Prediction of dynamic cutting force and regenerative chatter stability in inserted cutters milling

Currently, the modeling of cutting process mainly focuses on two aspects: one is the setup of the universal cutting force model that can be adapted to a broader cutting condition; the other is the setup of the exact cutting force model that can accurately reflect a true cutting process. However, there is little research on the prediction of chatter stablity in milling. Based on the generalized mathematical model of inserted cutters introduced by ENGIN, an improved geometrical, mechanical and dynamic model for the vast variety of inserted cutters widely used in engineering applications is presented, in which the average directional cutting force coefficients are obtained by means of a numerical approach, thus leading to an analytical determination of stability lobes diagram (SLD) on the axial depth of cut. A new kind of SLD on the radial depth of cut is also created to satisfy the special requirement of inserted cutter milling. The corresponding algorithms used for predicting cutting forces, vibrations, dimensional surface finish and stability lobes in inserted cutter milling under different cutting conditions are put forward. Thereafter, a dynamic simulation module of inserted cutter milling is implemented by using hybrid program of Matlab with Visual Basic. Verification tests are conducted on a vertical machine center for Aluminum alloy LC4 by using two different types of inserted cutters, and the effectiveness of the model and the algorithm is verified by the good agreement of simulation result with that of cutting tests under different cutting conditions. The proposed model can predict the cutting process accurately under a variety of cutting conditions, and a high efficient and chatter-free milling operation can be achieved by a cutting condition optimization in industry applications.     

金刚石刀具切削硬脆材料时切削力与刀具振动的关系

通过用金刚石刀具对花岗岩、陶瓷、铸铁和钢等不同材料进行切削对比试验,对切削力信号和刀具振动信号的变化关系进行了相关分析。结果表明：材料性质不同,相关信号的周期性明显不同,切削力信号频谱的主峰分布也有所不同。