基于灵敏度的换刀时间和工艺动态可靠性研究

将刀具的切削参数作为随机变量,结合矩估计、最大似然估计和动态可靠性分析技术,建立了机加工艺系统的动态可靠性数学模型,推导了各工序刀具的失效率计算公式;以刀具失效率为判据,建立了确定临界刀具及换刀时间的方法;在此基础之上,以最大限度利用刀具为研究目标,在确定被更换刀具的同时应用可靠性灵敏度分析方法确定刀具最敏感切削参数,通过改变最敏感的切削量参数提升刀具及整体工艺系统的可靠度,使刀具能够继续工作,延迟换刀时间;研究结果表明:当整体工艺流程系统可靠度低于某一阚值时,应用该模型能够迅速准确找出失效率最大的工序所使用的刀具并对其敏感参数进行控制,从而确保刀具还能满足工艺可靠性要求,最大限度的利用刀具,减少换刀次数,降低成本,保障整体工艺系统的高可靠性.     

硬质合金刀具铣削高强度钢的磨损机理研究

某牌号高强度钢是一种难加工材料。选用添加钽、铌的硬质合金铣刀对该材料进行了端面铣削试验,给出了不同铣削用量下,刀具的磨损耐用度和前刀面上铣削温度的分布范围。在此基础上,利用扫描电子显微镜研究了刀具的磨损特征和机理。研究结果表明：后刀面粘结层的撕裂加剧了硬质相的扩散磨损;受铣削温度分布的影响,前刀面磨损形态表现为较宽的月牙洼;沿切屑流出方向,月牙洼的深度与氧化及扩散磨损的程度相应增加。     

TC4铣削加工的刀具磨损与切削力和振动关系研究

采用AlCrN涂层整体硬质合金立铣刀铣削TC4钛合金,测量周刃磨损量、切削力和切削振动。使用扫描电镜（SEM）观察刀具磨损形貌,应用能谱分析的方法研究刀具失效表面元素的分布规律。在揭示磨损机理的基础上,进一步探讨刀具磨损对切削力、切削振动的影响规律,为实现钛合金加工刀具磨损状态的在线检查提供理论和技术支持。研究表明：前刀面主要出现机械裂纹、热裂纹、粘结磨损和氧化磨损,后刀面出现机械裂纹、粘结磨损和氧化磨损;整体上,切削力和振动随着磨损量的增大而增大,但不同磨损状态对切削力和振动的影响不同。     

深孔加工刀具系统的动态稳定域研究

根据广义Hamilton 原理,构建了基于Timoshenko 梁单元的多跨柔性回转钻杆横向振动的有限元模型。通过采用自由界面模态综合技术,在保证大型复杂深孔加工装备动力学分析精度的前提下,将钻杆线性自由度的特征模态进行截断,仅保留具有非线性动力特征的模态,其中舍去的高阶主模态则由剩余附着模态来补偿,从而使得耦合动力系统求解的自由度数有效降低,节约计算资源。利用该缩减后的模型,研究了辅助支撑位置、钻杆长度及排屑孔径对深孔钻杆固有频率的影响规律。以加工复合扁孔为例,获得了在选定的切削深度和切削速度参数空间中钻杆运动的失稳方式及稳定区域。研究结果表明,文中所提出的方法将为复杂深孔加工装备的动力学设计和加工精度分析提供理论基础。     

正交车铣高强度钢刀具磨损的研究

针对某种高强度钢材料,在改造的CE7132A仿形正交车铣机床上进行了一系列的正交车铣刀具磨损试验,分析并研究了正交车铣高强度钢时刀具的磨损过程、磨损形态和磨损机理。发现车铣刀具的磨损形态为前刀面的月牙洼磨损与刀具表层材料的剥落磨损,后刀面的磨损以及副后刀面的磨损。车铣刀具的磨损机理与切削速度和刀具材料、工件材料相关,在较低的切削速度下以疲劳一剥落磨损、粘结磨损为主,在此基础上伴随有磨料磨损和扩散磨损等;而在较高的切削速度下以扩散磨损为主,并伴随有疲劳一剥落磨损、粘结磨损和磨料磨损等。切削速度对车铣刀具的磨损过程、磨损形态及磨损机理等影响最大。     

错齿内排屑刀具深孔加工中的刀具振动特性对孔圆度形貌的作用机制

依据错齿内排屑刀具深孔加工的实际特点,构建了受刀具横向振动特性影响的加工孔圆度形貌模型。运用动力学半解析法,在保证刀具系统动态分析精度的前提下,将复杂深孔刀具系统离散为多段具有局部特征的梁单元,其中相邻单元之间满足模态形函数传递矩阵的连续条件。结合Newton-Raphson迭代法,给出了深孔圆度形貌形成轨迹的数学描述,以及深孔刀具动态特性与加工孔圆度形貌之间的关联关系。通过数值算例验证了所提出方法的可行性,同时为实现深孔切削过程加工孔圆度误差的预测与控制奠定了基础。依据错齿内排屑刀具深孔加工的实际特点,构建了受刀具横向振动特性影响的加工孔圆度形貌模型。运用动力学半解析法,在保证刀具系统动态分析精度的前提下,将复杂深孔刀具系统离散为多段具有局部特征的梁单元,其中相邻单元之间满足模态形函数传递矩阵的连续条件。结合Newton-Raphson迭代法,给出了深孔圆度形貌形成轨迹的数学描述,以及深孔刀具动态特性与加工孔圆度形貌之间的关联关系。通过数值算例验证了所提出方法的可行性,同时为实现深孔切削过程加工孔圆度误差的预测与控制奠定了基础。     

数控设备与刀具批生产的工艺研究

通过对复杂型面及特殊形状刀具的加工工艺及其制造过程的研究，证实利用美国进口数控刀具磨削中心Star设备，可以使这些复杂刀具获得满意的加工尺寸、几何精度的刀具尺寸的一致性，确保刀具的批量生产。     

气门座圈与气门导管的加工及精密组合刀具的设计

通过对高性能粉末冶金气门座圈的切削实验,获知无论是加工精度还是刀具寿命,金属陶瓷是较为合适的刀具材料;根据气门座圈与气门导管孔的位置精度要求,提出新的加工工艺方法,设计了相应的可转位机夹刀片和精密组合刀具的结构。     

硬质合金刀具的动态可靠性灵敏度研究

刀具各设计参数的选取直接影响刀具的可靠度和被加工件的精度。以应力-强度干涉（SSI）模型为基础,建立硬质合金刀具的动态可靠性数学模型,给出了刀具在切削加工时的可靠度变化规律。在此基础上与灵敏度分析方法相结合,推导出硬质合金刀具物理参数和材料参数的动态可靠性灵敏度计算公式,并给出了各参数的动态可靠性灵敏度的变化曲线。研究结果表明,随着切削加工时间和冲击载荷作用次数的增加,刀具各参数的敏感程度也逐步增大,对敏感参数可以通过直接或间接的手段加以控制,以降低对刀具可靠度的影响,进而提高刀具的可靠度和被加工零件的精度。该方法为提高刀具系统及整个机床的可靠性提供理论参考依据。     

基于BP神经网络的装备失效率预测研究

装备伴随使用时间的增长,失效率会不断升高;因此准确预测装备失效率,对于及时准确评估装备性能,开展视情维修具有重要的指导意义;鉴于BP神经网络的高度非线性映射能力,利用此模型对装备失效率进行预测;分析得到了BP模型的输入层和中间层的最优神经元数;此时实际值与预测值的方差为0.038 7,达到要求。     

芳纶纤维增强复合材料低温铣削研究

为了降低芳纶纤维增强复合材料铣削加工起毛、高温烧蚀缺陷,提高其切削性能和加工质量,采用液氮作为切削液进行数控铣床深冷切削。利用超大景深数码显微镜测量试样表面形貌,3D表面轮廓仪测量试样表面粗糙度,测力仪测量切削点切削力。建立了材料铣削过程模型;分析了纤维材料干铣削缺陷产生的原因;探讨了液氮深冷铣削机制。结果表明：相比于干切削,深冷切削时切速越高,表面质量越好,相同切速时深冷切削表面质量更佳;两种切削条件下,随着切速升高,主切削力均呈下降趋势,且深冷时下降得更加明显,当相同切速时深冷铣削主切削力较之干切削有所提高;纤维编织粘接成型点承受铣刀刃压力不足,以及纤维高温受力后出现自动避让和伸长的特性,导致铣削表面质量无法准确控制;深冷铣削力的提高,切削区温度的下降都对芳纶纤维加工缺陷的改善起到了积极作用。 为了降低芳纶纤维增强复合材料铣削加工起毛、高温烧蚀缺陷,提高其切削性能和加工质量,采用液氮作为切削液进行数控铣床深冷切削。利用超大景深数码显微镜测量试样表面形貌,3D表面轮廓仪测量试样表面粗糙度,测力仪测量切削点切削力。建立了材料铣削过程模型;分析了纤维材料干铣削缺陷产生的原因;探讨了液氮深冷铣削机制。结果表明：相比于干切削,深冷切削时切速越高,表面质量越好,相同切速时深冷切削表面质量更佳;两种切削条件下,随着切速升高,主切削力均呈下降趋势,且深冷时下降得更加明显,当相同切速时深冷铣削主切削力较之干切削有所提高;纤维编织粘接成型点承受铣刀刃压力不足,以及纤维高温受力后出现自动避让和伸长的特性,导致铣削表面质量无法准确控制;深冷铣削力的提高,切削区温度的下降都对芳纶纤维加工缺陷的改善起到了积极作用。     

基于数控系统的车刀刀尖补偿半径逆向测量

精车兵器零件的锥面、曲面时,需要向数控系统提供刀尖半径值以实现精确补偿。为提高所测量的刀尖半径值精度,提出应综合考虑刀具的实际形态、刀具与工件接触状态以及加工中刀具磨损等情况,用刀尖补偿需求半径来表达切削过程中应给予数控系统的刀尖半径值。刀尖补偿需求半径值无法通过直接测量获取,研究了一种由加工结果反求刀尖半径的逆向测量法,在测量刀尖半径值时利用数控车削系统运行中固有的特点,通过加工一个倒角或圆锥面,量取工件尺寸,计算得到车刀刀尖半径值。该测量法排除了刀尖形状是否规范的干扰,测出的刀尖半径能够真实反映刀具切削时的实际切削状态,比传统测量方法更精确,且操作简便。这种测量方泫的特点在于能够在机进行。     

旋转超声加工振幅与实际切削深度特性研究

旋转超声加工中金刚石砂轮超声振幅大小、实际切削深度的正确判定以及工艺参数对金刚石砂轮超声振动幅度影响规律的研究对旋转超声高效精密加工有着重要意义。结合旋转超声加工(RUM)时磨粒的运动及切削特性,分析了磨粒的实际切削深度特性,开展了实际切削深度与超声振幅关系的试验研究;通过改变主轴转速、进给速度、切削深度等工艺参数,讨论了工艺参数对加工时金刚石砂轮超声振幅特性的影响。研究表明:旋转超声面铣削加工时,超声振幅与轴向进给的有效叠加决定实际切削深度;金刚石砂轮的超声振幅具有一定的稳定性,可以有效确保旋转超声加工工件的尺寸精度。     

我国弹药生产技术和装备发展现状及发展对策初探

探讨我国弹药生产技术存在的问题,指出我国弹药生产技术与国外先进水平之间的差距,并针对性地提出推动我国弹药生产技术发展的对策和建议,包括发展支持行业发展的研发体系;运用自动化技术,推动弹药生产能力进步,提升弹药生产的安全性;强化技术创新,推进生产工艺变革;开放思想,推进先进制造技术成果在弹药生产行业的应用。     

高聚物粘结炸药切削表面的细观形貌与形成机理

炸药件表面形貌是影响其表面性能的重要因素。采用切削加工和显微成像方法,对奥克托今为基的某高聚物粘结炸药的切削表面形貌进行了细观观察和理论分析。结果表明:刀尖划过区域的材料破坏方式主要表现为粘结剂破坏和界面脱粘,并且受到粘结剂流动填充的影响,因而该区域形貌比较平整;刀尖未划过区域的材料断裂方式主要以孪晶分离和穿晶断裂为主,其形貌较为参差不平。     

基于Copula函数的数控车床可靠性综合分配方法

针对串联系统可靠性分配问题,以基于潜在失效模式与后果分析（FMEA）评价指标非线性修正函数的综合分配方法为基础,提出一种考虑故障相关性的综合分配方法。考虑可靠性分配问题中的多因素影响,建立一种考虑因素重要程度的可靠性分配矩阵。针对FMEA评价指标的局限性,分别建立了严重度和失效频率的非线性转换关系,即FMEA修正函数。基于Gumbel Copula函数及Kendall相关系数,建立失效相关系数矩阵,并计算各子系统的相关失效严重度。推导基于Copula函数的串联系统可靠性计算公式,并以此为依据对各子系统的可靠性进行分配。以数控车床主轴系统为例,利用该方法对其进行子系统可靠性分配,阐述了该方法的特点及适用性。对是否考虑故障相关性的分配结果进行比较,认为考虑故障相关性能够为各子系统分配更低的可靠度,从而减小加工及维护成本。