球头铣刀动力学模型及其铣削加工稳定性的研究

根据螺旋刃球头铣刀的几何模型,考虑切削加工时刀齿的有交切削区及再生效应,建立球头铣刀的单刃切削力模型;进行模态实验和参数识别,建立螺旋刃球头铣刀的动力学模型;在Matlab环境下,基于龙格-库塔法对球头铣刀铣削加工过程稳定性进行仿真,结果表明:该模型能很好地描述切削过程中的稳定性及振动等动学特性,对于实际铣削加工过程及实验机的优化设计具有指导意义。     

可变径向切深下螺旋齿球头铣刀微细铣削

微细铣削加工是使用微型立铣刀在高主轴转速下制造微型元件的加工方式,分析切削力和加工稳定性对表征微细铣削加工过程起着重要的作用。提出一种数值分析的方法来研究螺旋齿球头立铣刀在可变径向切削深度下的微细铣削加工过程。首先建立了球头铣刀微细铣削的模型,并推导了切削力的计算公式;采用时域仿真的方法详细计算了螺旋齿球头立铣刀和平头立铣刀铣削加工的切削力,并对比了二者切削力仿真的结果;通过时域和频域研究相结合的方式详细分析了小径向切深下球头铣刀微细铣削的稳定性。最后,分析得到了Hopf-flip分岔,并深入对比和分析了不同加工条件下铣削加工的稳定性状况。     

不同螺旋角度立铣刀切削性能研究

主要介绍在特定的铣削条件下,不同螺旋角度铣刀如何影响其切削性能。先利用DEFORM软件仿真不同螺旋角度立铣刀的铣削过程,得到了切削力变化曲线,从切削力大小变化来分析铣刀的切削性能。接着进行实体铣削实验,用不同螺旋角度铣刀铣削不同材质的工件,除了螺旋角度外,其他的参数如前后角等规定统一,铣削完后观察不同螺旋角度的铣刀对已铣削工件表面粗糙度的影响,并记录数据。最后对比两者数据,分析得出螺旋角度越大切削力越小、工件表面越光滑的结论。     

铣削过程中不同铣刀螺旋角对切削力系数影响研究

铣削加工中,铣刀螺旋角的大小对切削力系数具有决定性影响,进而影响整个铣削过程中的稳定性。为了实现正确计算不同螺旋角铣刀铣削过程中对切削力大小的影响,文章提出两种切削力系数计算方法,分别是基于传统实验测量和正交斜变换的混合计算方法以及泰勒级数法。首先根据现有知识和相关理论建立了混合计算方法和泰勒级数法的数学模型;然后利用abaqus软件对五种不同螺旋角铣刀进行铣削仿真实验得到混合计算方法所需要的切削角和剪切力,用提出的两种方法分别计算铣削过程中的三向切削力;最后通过仿真实验获得的三向切削力值对比证明了混合计算方法和泰勒级数法计算螺旋角对切削力系数影响的准确性。     

钛合金高速铣削的切削力实验研究与建模

针对难加工材料Ti6Al4V(TC4)进行高速铣削的铣削力研究,通过多因素正交试验,分析切削参数对切削力的影响,得出对难加工材料宜采用高速小切削的方法加工。将铣削加工中的切削力分解为纵向铣削力、横向铣削力和轴向铣削力,根据铣削力和切削加工参数之间的关系,采用最小二乘法等概率统计方法和回归分析原理,建立了三向铣削力模型。对所建立的铣削力模型进行回归参数显著性检验,分析所构建模型的置信度和残差,结果表明所建立的铣削力模型能很好地符合原始实验数据,可靠性好,能用于铣削力的预测和控制,为高速铣削钛合金的参数优化提供可靠依据。     

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。     

铣削参数对TC4钛合金铣削稳定性影响的研究北大核心

为研究硬质合金4刃等距立铣刀铣削加工参数对铣削TC4钛合金铣削切削力随时间的变化规律,基于ABAQUS有限元软件建立了硬质合金立铣刀铣削TC4钛合金工件的三维铣削模型,根据实际加工情况施加约束条件,以刀具的角速度和进给速度作为仿真试验的输入载荷变量,并设计了正交试验探讨不同铣削参数时TC4钛合金铣削切削力随时间的变化规律。根据仿真分析结果可知,当刀具角速度为314 rad/s、进给速度为1800 mm/min时其主分力正负变异系数最小分别为2.63%、1.31%,表明铣削过程中切削力随时间变化时较为平稳。若将进给分力作为切削力观测因素发现,当刀具角速度为265 rad/s、进给速度为1650 mm/min时切削力值较为平稳。从仿真结果得知背分力远小于主分力和进给分力,其值在0~10 N范围内波动,对铣削稳定性影响较小。综合分析可知,当刀具角速度为314 rad/s、进给速度为1800 mm/min时从切削力角度观测,既能使铣削过程具有良好稳定性又具有较好的加工效率。     

铝合金6061-T6三维铣削加工有限元仿真及实验

为了获得6061-T6铝合金材料在铣削过程中铣削参数对铣刀切削性能的影响,使用有限元软件AdvantEdge建立有限元模型,研究了铣削深度、铣削宽度和主轴转速对切削力及温度的影响。根据仿真结果分析可得,铣削参数对切削力的影响铣削深度﹥铣削宽度﹥主轴转速;对温度的影响铣削宽度﹥铣削深度﹥主轴转速。通过实验对比,发现仿真结果与实验结果误差不超过30%,且切削力的走向基本一致,说明仿真结果是可信的。     

钛合金轴向超声振动铣削切削力仿真研究

针对钛合金难加工问题,将超声振动引入到对钛合金的铣削加工中,实现刀具、工件周期性接触分离,从而降低切削力、改善加工质量。以TC4为研究对象,以切削力为研究切入点,通过ABAQUS建立三维铣削仿真模型。对比分析超声铣削和普通铣削在切削力曲线特征以及数值大小上的差别,并通过观察切屑特征分析切削力的波动及稳定性。结果表明:轴向振动铣削有利于降低铣削过程中的切削力,提高切削稳定性。     

不锈钢0Cr18Ni9铣削力建模与实验研究

在难加工材料的铣削加工中,铣削力对质量有很大影响。对难加工不锈钢0Cr18Ni9铣削加工中的切削力模型与实验加工技术进行研究。将不锈钢0Cr18Ni9铣削加工中的切削力分解为切向铣削力、径向铣削力和轴向铣削力,由铣削力和切削加工参数之间的关系,建立不锈钢0Cr18Ni9铣削力模型。采用正交试验法设计加工试验获得铣削力数据,通过多元线性回归确定不锈钢0Cr18Ni9铣削力仿真模型中的系数。回归参数的显著性检验结果表明,所建立的铣削力模型能够对铣削力进行预测和控制。     

铣刀的力学和动力学广义建模

本文介绍工业上使用最多的立铣和镶齿铣刀的广义数学模型.立铣刀的几何形状用环绕刀体参量外形的螺旋槽建模.镶齿铣刀的刀刃几何,用每一刀片的局部坐标系定义,并用刀具总坐标系在刀体上对其定位和定向.对两种情况用数学表达了刀刃的坐标.使用铣削时的纯运动学,包括刀具和工件两者的结构振动,估计每一切削点处的切屑厚度.用沿与工件接触的每一切削刃或刀齿积分处理,可预断出任意立铣刀和镶齿铣刀的切削力、振动、表面粗糙度及颤振稳定性图.对螺旋锥球头、大圆孤立铣刀和镶片铣刀,预断和测量出的切削力、表面粗糙度和稳定性图,为提出的广义立铣分析的有效性作了说明.集成到先进切削加工模拟程序中的算法,可用于铣削加工中的工艺计划,以避免颤振、扭矩和功率极限约束及尺寸形成误差.     

变螺旋铣刀结构设计与优化对铣削稳定性的影响

颤振是限制铣削生产率和影响工件加工质量的重要因素之一,稳定性图表和变螺旋铣刀结构设计是目前常用的抑制铣削颤振的方法。结合铣削过程中的稳定性极限三维叶瓣图对变螺旋铣刀结构进行设计优化,进而得到变螺旋铣刀最优螺旋角变量和齿距角变量。首先建立变螺旋铣刀铣削过程的动力学模型,结合仿真分析获得颤振稳定性三维叶瓣图,得到最大稳定性切削深度对应的最优螺旋角变量和齿距角变量值分别为1°和8.1°。实验结果可知,相较于常规结构铣刀,优化得到的变螺旋铣刀能够显著提高铣削稳定性极限、提高表面质量,为抑制铣削过程中颤振的变螺旋铣刀结构设计提供了理论基础。     

方肩铣刀高速铣削TC4钛合金试验研究及参数优化

利用单因素试验方法,采用镶齿硬质合金涂层方肩铣刀进行钛合金高速铣削试验,研究每齿进给量、铣削宽度、铣削深度、铣削速度对于铣削力的影响。通过对铣削力进行分析,建立方肩铣刀高速铣削的铣削力模型,并采用MATLAB遗传算法以进给方向铣削力Fy最小为目标,对铣削参数进行了优化并给出了最优解集。实验结果表明,使用优化后的参数加工薄壁件可有效减小切削力。     

Ti6Al4V的超声振动铣削加工三维有限元仿真

应用有限元技术对超声振动铣削机理及工艺参数进行研究具有诸多优势。该文对振动切削仿真的关键理论进行分析,建立了进给方向超声振动铣削加工的三维模型,模拟振动铣削的脉冲式切削过程,并对比了有无超声振动铣削的切屑形态。根据切削区温度云图,分析振动铣削时温度明显降低的原因,仿真得到了有无超声振动时铣削Ti6Al4V的切削力曲线。结果表明,振动铣削时,切削力为脉冲式,且峰值小于传统铣削力峰值。进行了超声振动铣削试验,对比切削力模拟值与试验值,验证了有限元模型的正确性。该模型可用于优化超声振动铣削工艺参数。     

复杂型面数控加工中的切削力预测

球头铣刀加工水平面的切削力的预测模型已经非常成熟,而对于球头铣刀加工复杂型面切削力预测的研究却很少。文章提出一种模型来预测复杂型面加工过程中的切削力。此模型通过坐标转换．使零件坐标系统与刀具坐标系统一致,并根据具体的材料,刀具,切削条件,加工方向以及表面斜率的一套参数来预测切削力。这个模型将为复杂型面加工条件的选择提供参考,并提高加工效率。     

高强度铝合金铣削加工数值模拟及参数优选

研究高强度铝合金铣削加工数值模拟的工件材料模型简化、切削热力耦合边界设置等理论基础,建立了大平面铣削加工三维有限元模型,计算模拟了材料铣削过程中切屑的形成、切削力和切削热随时间的变化关系,并进一步分析了产生原因,最后以切削力和切削热为目标进行了切削参数优选。研究结果表明:通过切削加工数值模拟方法可有效预测金属切削过程中切削力和切削热的分布状态,同时该方法可为相关材料的切削加工仿真及优化设计提供参考。     

从用途与结构上看铣削与孔加工刀具的发展倾向

本文首先就铣削加工着重介绍了用于切削难加工材料的端铣刀新产品,并针对提高铣削加工效率的问题,对新型刀片、新式刀体结构及新型刀具材料作了介绍。其次,就孔加工介绍了一种可进行高速切削的硬质合金不重磨钻头。图26幅,表1个。     

圆角铣削动态切削力方向力系数的时变性研究

针对圆角铣削加工过程切削力不稳定问题,建立考虑再生颤振作用下的圆角铣削动态切削力模型,通过铣削过程中刀具相对于工件坐标的变化,推导切入、切出角随刀具角速度变化的计算公式,研究动态切削力的方向力系数的时变性问题,在仿真得到的颤振稳定性叶瓣图基础上,对圆角铣削在颤振条件下方向力系数的时变性处理的正确性进行验证,并分析了切削力系数及铣刀齿数对颤振稳定性的影响,为圆角铣削切削参数的选择提供了可靠依据。     

不同刃数铣刀螺旋铣孔CFRP/Ti叠层材料研究

为研究不同刃数铣刀螺旋铣孔的情况,分别使用2刃铣刀与4刃铣刀对CFRP/Ti叠层材料进行一体化螺旋铣孔试验。在相同的切削参数条件下,对两种铣刀螺旋铣孔的切削力、刀具后刀面磨损长度、CFRP入口质量及Ti出口质量进行了测量。结果表明:随着叠层材料加工的进行,刀具正常磨损时,刃数越少的铣刀后刀面磨损越快;刀具剧烈磨损后,刃数越多的铣刀,后刀面磨损越迅速。刃数越多的铣刀所产生的轴向推力及径向力越大。在进出口加工质量上,2刃铣刀抑制了Ti出口的飞边现象,4刃铣刀对CFRP的入口毛刺起到抑制作用。     

波形刃铣削刀片的磨损特性实验研究

本文通过调质45钢的铣削加工实验,对比研究了波形刃铣削刀片和直线刃铣削刀片的磨损特性,分析了铣削过程中刀具磨损对铣削力的影响规律;利用影像仪和扫描电子显微镜对磨损后的刀片进行观察,研究了两种刀片的磨损形态和磨损机理。实验结果表明:单齿铣削时,直线刃铣刀的铣削力和磨损值均小于波形刃铣刀;双齿铣削时,波形刃铣刀铣削性能优于直线刃铣刀,不仅单点铣削力小,而且具有良好的分屑及散热效果,铣削超过50 min后其磨损量约为直线刃铣刀磨损量的70%。波形刃铣刀多齿铣削具有良好的铣削性能。