微细铣削加工表面位置误差的分析与预测

微细铣削系统的动态不稳定性会导致零件表面几何精度的偏差,以微细铣削加工表面位置误差为分析对象,在不考虑可再生颤振效应的加工条件下,建立了微细铣削系统动态切削力模型,确定了表面位置误差的分析方法。采用数值分析并结合前期的铣削试验,得到了微细铣削加工的稳定域叶瓣图和表面位置误差的解析解。对比了顺铣、逆铣加工的表面位置误差,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。最后,通过把稳定域叶瓣图和表面位置误差数据组合在同一个图里面进行综合分析,预测表面位置误差并优化选择加工条件。     

铣削加工表面位置误差的可靠性灵敏度分析

铣削加工表面位置误差对工件的加工精度起决定性作用,而在铣削过程中的切削参数是随机的,传统铣削加工位置误差预测方法忽略了随机因素的影响,容易产生较大的分析误差。首先建立铣削加工过程动态模型,而后采用全离散法获取铣削加工位置误差随主轴转速的变化规律,最后推导了一种基于Kriging拟合的蒙特卡罗分析方法,开展铣削加工过程可靠性和可靠性灵敏度分析。数值算例表明,所述方法具有较高的精度和效率,且可靠性和可靠性灵敏度分析结果对于评价铣削加工过程的可靠性以及铣削加工参数的灵敏度具有重要的指导意义。     

考虑变时滞效应的弱刚度球头铣刀铣削稳定性研究

弱刚度球头铣刀广泛应用于深腔模具零件的铣削中,加工过程中容易发生颤振,确定加工稳定域是实现稳定铣削的重要手段,但该铣削系统具有变时滞特点,稳定性分析的难度较大,制约着加工质量的提高。为此,提出一种弱刚度球头铣刀铣削稳定性分析方法。首先,建立弱刚度刀具系统的动力学方程;接着,基于Newton-Raphson求解出刀齿选定点的时滞量;最后,基于全离散法提出考虑变时滞再生效应的稳定性分析方法,并利用Floquet定理获得了不同转速所对应的临界切深,构建出铣削稳定性叶瓣图。实验结果表明在叶瓣图的非稳定域铣削时铣削力中含颤振频率成分,所加工表面的S_y和S_a比稳定域内加工表面增大35%和42%,说明该分析方法是可靠的,可为切削参数的选择和优化提供依据。     

铣削覆膜砂用微型硬质合金铣刀磨损规律的研究

针对覆膜砂复杂铸型铣削加工过程中的刀具磨损问题,以刃口覆Ti Al N涂层的钨钴类硬质合金整体式微型平底铣刀铣削覆膜砂作为试验对象,使用光学影像测量仪观察并分析了刀具在各个磨损阶段的形貌特征及变化,确定了刀具最终的磨损状态。对刀具磨损处进行能谱分析发现,在磨损过程中出现了大量的涂层脱落。利用双对数线性方程对试验数据进行分析得到了铣削覆膜砂时微型硬质合金铣刀寿命与主轴转速之间的对数方程。     

钛合金铣削刀具磨损对表面完整性影响研究

为了掌握钛合金TC4铣削过程中刀具磨损对表面完整性的影响规律,通过对不同刀具后刀面磨损量下铣削钛合金工件的表面完整性测试,得出了刀具磨损对表面完整性的影响规律,并对其影响机理进行了分析.结果表明,在刀具处于初期磨损和正常磨损阶段,刀具的挤光效应引起的压应力占主导地位,而在刀具剧烈磨损阶段,加工过程中的热塑性变形引起的拉应力占主导地位;随着刀具后刀面磨损量的增加,刀具正常磨损阶段粗糙度值缓慢增加,剧烈磨损阶段粗糙度值迅速增加;随着刀具后刀面磨损量的增加,已加工表面的显微硬度值和表面层的硬化深度都随之增大.     

面铣刀铣削表面微观几何形貌仿真系统

以面铣刀为研究对象,结合刀具的进给方式,建立了刀具刃形的数学模型,提出了面铣削加工的仿真算法,并研究主轴转速、进给速度、刀盘直径、刀片边长、刀具刃数、吃刀量、刀片形状等参数对加工表面几何形貌的影响规律,发现铣削表面质量随刃数的增加越来越好。在同一种切削条件下,进给量越大,粗造度越大。通过开发的铣削表面几何形貌仿真系统,对铣削表面粗糙度的预测及表面质量的改善有着重要的指导意义。     

球头铣刀高速铣削玻壳屏凸模表面粗糙度研究

通过用球头铣刀在屏凸模型面做切削试验,研究高速铣削时切削速度、进给量及其它因素对工件表面粗糙度的影响规律,获得了高速铣削屏凸模型面所需的优化切削参数,保证了表面加工精度,提高了加工效率。     

高速铣削时钛合金刀具的磨损及对工件表面粗糙度的影响

观察高速铣削钛合金刀具时后刀面及被加工表面的形貌,通过对刀具后刀面磨损量和被加工表面粗糙度值的测量研究了刀具磨损对被加工表面粗糙度的影响,揭示了钛合金铣削加工时提高表面质量的规律。     

基于后刀面磨损的铣削加工误差研究

对铣削加工过程中后刀面磨损对加工精度的影响进行了分析和研究,建立了基于刀具后刀面磨损的铣削加工误差的数学模型。     

TiAlN涂层铣刀铣削CE11高硅铝合金的刀具磨损分析

在分析高硅铝合金切削摩擦磨损特性的国内外研究现状基础上,以正交试验法为基础,利用DEFORM 3D有限元仿真软件对TiAlN涂层铣刀铣削CE11高硅铝合金的铣削过程进行虚拟仿真分析,研究铣削用量的改变对刀具磨损的影响规律。基于仿真试验结果,对TiAlN涂层刀具铣削高硅铝合金的铣刀磨损量试验数据进行极差分析,优选出最小磨损量的最佳切削用量方案,并通过试验验证仿真结果的正确性。     

路面铣刨机刀具的磨损与预防

铣创转手是铣创机的主要工作装置,其刀具为易损件,具有多种损坏形式,原因也较为复杂.分析了刀具的非正常磨损形式,提出了顶防刀具非正常磨损的有效办法.     

铣削加工系统三维稳定性理论研究与进展

切削颤振是高速加工过程中经常遇到的一种现象,而判断稳定切削常用的一种方法就是绘制稳定性图。主要针对国内外铣削加工颤振三维稳定性图和三维稳定性理论研究状况进行了综述,重点给出了Thevenot、U.Bravo和S.Herranz、Tony L.Schmitz和Altintas的稳定性理论。研究指出,为了保证材料的最大去除率,必须研究切削参数对于稳定性的影响,也就是需要研究主轴转速、轴向切深和径向切深对切削颤振影响的三维稳定性图。     

薄壁零件铣削加工稳定性极限分析

针对薄壁零件铣削加工颤振稳定性问题进行了分析研究。综合考虑刀具子系统和工件子系统动态特性,采用三自由度弹性-阻尼系统,建立了适合薄壁零件的三维动态铣削力模型,求出了高速铣削稳定性极值解析解。根据模态锤击实验获得的频率响应函数(FRF frequency response function),绘出了铣削加工颤振的稳定性图形,并通过实验证实了稳定性图的有效性和准确性。     

钛合金高速铣削刀具磨损的试验研究

通过高速铣削钛合金TC4的切削试验,讨论了切削参数、刀具材料等对刀具磨损的影响。     

球头铣刀刀具磨损建模与误差补偿

针对刀具磨损度量方式和模型建立的问题,以球头刀具为研究对象,提出球头铣刀刀具磨损的度量方式,建立球头刀具磨损模型.以复映磨损在硬度较软加工材料上的方式测量球头刀具磨损,确定刀具磨损模型系数,给出刀具磨损模型系数确定的具体实现方法.加工试验验证球头刀具磨损度量方式的合理性和所建立刀具磨损模型的正确性,同时针对数控铣削加工中球头铣刀刀具磨损引起的误差提出离线仿真误差补偿算法,给出离线仿真误差补偿算法的具体实现步骤,通过建立的刀具磨损引起的加工误差模型仿真获得加工走刀步的误差.对于误差超差的走刀步,预先修改数控加工(Numerical control,NC)程序,保证实际加工零件满足精度要求.误差补偿验证试验表明所提出的离线仿真误差补偿算法的正确性和有效性.     

立铣刀用弹簧夹头的夹持稳定性分析

对直柄立铣刀切削时的受力、变形及影响夹持稳定性的因素进行了分析，阐述了立铣刀夹持不稳对铣削质量的影响，提出了保证立铣刀夹持稳定性的措施。     

基于变齿距铣刀的铣削稳定性试验

为研究铣削过程中的颤振现象,以变齿距铣刀铣削作为颤振的控制策略,进行铣削稳定性的试验。根据获得的稳定性叶瓣图,选择多组铣削参数组合进行铣削试验。通过对试验过程中获取的铣削力信号进行FFT变换,考察实际铣削与理论预测的吻合性。试验结果表明,该方法具有较好的变齿距铣刀铣削稳定性预测能力。     

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。     

基于时域特性的铣刀磨损状态信息提取

在分析铣削加工过程特点的基础上，采用后刀面磨损带面积为铣刀磨损的评价指标，建立了基于切削力和主轴电机功率的铣刀磨损模型，探讨了基于时域特性的铣刀磨损状态信息提取的相关技术。理论分析和实验结果表明，切削力和主轴电机功率的量纲一系数Cv的变化与铣刀后刀面磨损带的磨损过程直接相关。采用切削力和主轴电机功率的量纲一系数Cv作为铣刀后刀面磨损带面积的监测信号能真实地反映其磨损过程。     

Modeling and Analytical Solution of Chatter Stability for T-slot Milling

T-slot milling is one of the most common milling processes in industry. Despite recent advances in machining technology, productivity of T-slot milling is usually limited due to the process limitations such as high cutting forces and stability. If cutting conditions are not selected properly the process may result in the poor surface finish of the workpiece and the potential damage to the machine tool. Currently, the predication of chatter stability and determination of optimal cutting conditions based on the modeling of T-slot milling process is an effective way to improve the material removal rate(MRR) of a T-slot milling operation. Based on the geometrical model of the T-slot cutter, the dynamic cutting force model was presented in which the average directional cutting force coefficients were obtained by means of numerical approach, and leads 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 was also created to satisfy the special requirement of T-slot milling. Thereafter, a dynamic simulation model of T-slot milling was implemented using Matlab software. In order to verify the effectiveness of the approach, the transfer functions of a typical cutting system in a vertical CNC machining center were measured in both feed and normal directions by an instrumented hammer and accelerators. Dynamic simulations were conducted to obtain the predicated SLD under specified cutting conditions with both the proposed model and CutPro?. Meanwhile, a set of cutting trials were conducted to reveal whether the cutting process under specified cutting conditions is stable or not. Both the simulation comparison and experimental verification demonstrated that the satisfactory coincidence between the simulated, the predicted and the experimental results. The chatter-free T-slot milling with higher MRR can be achieved under the cutting conditions determined according to the SLD simulation.