基于VSSPMP的非线性立铣加工过程振动控制研究

综合考虑了再生振动效应与刀具偏心模型对动态铣削厚度的影响,建立了非线性立铣加工过程消耗能量表达式,以此作为目标函数提出了铣削振动状态预估与控制措施;利用铣削过程虚拟仿真系统对该方法的有效性和实用性进行了验证。     

大悬伸状态加工水室封头重型铣削振动分析

针对大悬伸状态下加工水室封头产生的重型铣削振动,以重型铣削水室封头现场加工实验为基础,分析重型铣削振动产生的原因,并根据现场实验对工件已加工表面形貌进行对比分析。建立重型铣削刀具偏心跳动模型、刀具与主轴系统的轻微变形模型和进给系统刚度的模型,分析其对重型铣削瞬时切削厚度的影响,同时建立重型铣削力数学模型和铣削轨迹模型。分析重型铣削系统振动影响因素及规律,振动模型预测结果与实验结果吻合较好。该工作为进一步研究重型铣削振动特性提供依据。     

球头立铣刀铣削加工表面粗糙度仿真技术研究

铣削加工表面粗糙度的形成与铣刀和工件振动、主轴偏心、刀具磨损、刀具变形等物理和几何因素有关。多年来中外学者针对各种影响因素建立了“相对单一”的数学模型。这些数学模型只考虑了一种或两种影响因素,还没有建立起描述物理和几何变化过程的综合数学模型,为此对这些相关因素进行了深入研究,建立了基于球头立铣刀的铣削加工表面粗糙度仿真的整体数学模型。从而为虚拟数控加工仿真提供技术支撑。     

球头刀铣削过程动力学模型

建立了考虑刀杆柔性的球头铣刀铣削振动模型,探讨了交变轴向力对刀杆固有频率的影响。考虑刀具动态变形和工件表面波纹对切削厚度的再生反馈,建立了球头刀铣削动力学模型,对铣削中的动态铣削力和刀杆振动进行了仿真,证明了离线仿真可以对铣削过程动特性做出预测。     

二维振动辅助微细铣削切削力建模与试验研究

基于力学解析法与斜角切削微元力模型,综合考虑刀具偏心、尺度效应与累积作用对瞬时切削厚度的影响,结合二维振动辅助微细铣削运动学特性,根据剪切区与犁耕区切削力大小不同的特点,建立了二维振动辅助微细铣削切削力模型。为实现振动辅助加工的目的,基于自行设计并优化的非谐振式二维柔顺振动平台,对铝合金Al6061进行了相应的二维振动辅助微细铣削试验研究,并利用MATLAB软件对铝合金Al6061的切削力曲线进行了仿真研究,通过对比分析验证所建立的二维振动辅助微细铣削切削力模型的正确性。最后,基于所建立的切削力模型,分别分析了振幅与振动频率对铣削力的影响规律。     

确定铣削力模型中刀具偏心参数的一种算法

对数控加工中球头铣刀铣削力建模时刀具偏心参数的确定进行了研究。在铣削力模型的建立中考虑了刀具偏心的影响,推导出刀具偏心参数的表达式,考虑到刀具单刃切削条件,提出了刀具偏心参数的确定算法。在通过铣削力试验数据计算铣削力系数的过程中,采用上述算法确定了刀具的偏心参数,用于铣削力的仿真预测中,仿真结果和铣削力试验的结果表明,算法效果良好。     

切削参数对微细立铣削振动加速度的影响

切削振动是切削加工中的一种伴随现象,由于具有刀具直径小、切削速度高等特性,微细立铣削的切削振动对其加工质量和加工效率有着显著的影响。基于45钢微细立铣削单因素和正交组合试验,分析了直槽铣削时铣削参数对振动加速度影响的基本规律,建立了铣削参数与振动加速度之间的关系模型。研究结果表明:直槽立铣削时,槽宽方向的振动加速度aY总大于进刀方向的振动加速度aX;振动加速度随铣削参数的增加呈上升趋势,其中切削速度是振动加速度的主要影响因素;基于关系模型的振动加速度预测结果与试验结果具有较高的吻合度,可以用来进行振动加速度的预测预报。     

高速面铣加工的动态铣削力和刀具振动研究

基于力学式切削力预测方法建立了面铣刀动态铣削模型,该模型充分考虑切削厚度、刀具前角和刀具后刀面磨损对铣削力的影响.在Matlab/Simulink环境下,进行了动态铣削力和刀具振动仿真及其频谱分析,并根据仿真结果对转速、齿数、刀具磨损量等影响因素进行了分析验证,该模型有利于揭示各切削参数对动态铣削力和刀具振动的影响规律,从而为实现切削加工参数优化提供理论支持.     

基于正交试验的铣削振动影响因素分析

切削振动对零件加工表面质量影响较大,为了控制切削振动,提高加工表面质量,利用正交试验进行不同工艺条件下的铣削试验,采集振动信号并提取信号特征值,通过方差分析等方法研究铣削参数和刀具磨损对铣削振动的影响规律,确定影响铣削振动的显著因素,为切削振动控制研究及铣削工艺参数的合理选择提供理论参考。     

覆盖件模具拼接特征对球头刀铣削振动的影响

为了分析曲面拼接特征对振动的影响,建立了考虑拼接特征、曲面特征的未变形切屑厚度模型;基于曲面拼接区的未变形切屑厚度建立了考虑时滞变化的铣削动力学模型,通过数值计算综合分析了过拼接缝时冲击振动、刀具轴向位置角、拼接缝宽度对铣削振动的影响;最后基于淬硬钢曲面拼接铣削实验验证了考虑曲面拼接特征的铣削振动预测模型的准确性,并基于不同拼接特征下的铣削振动计算出了相应的加速度信号幅值和分形维数。研究结果表明:淬硬钢曲面拼接特征使铣削振动的非线性特征减弱,某一频段的振动能量集聚,据此情况可分析出不同拼接特征下的最佳加工工艺参数。     

不同槽型铣刀片铣削过程振动分析

机械加工中工艺系统的振动破坏了零件的加工精度。刀具与工件之间的冲击力是引起振动的主要原因之一。通过对带有三维复杂槽型的波形刃铣刀片与平前刀面铣刀片铣削力和铣削振动的对比试验、铣削力的有限元数值模拟,表明带有三维复杂槽型的波形刃铣刀片铣削力小,铣削过程中引起工艺系统的振动较平稳。可以断言,优化刀具的结构与几何参数可有效地减小铣削过程的振动现象。     

基于铣削力识别的铣削监测与铣刀故障诊断

为提高铣削过程监测与刀具故障诊断精度，通过测量铣床的频响函数和在铣削加工中的铣床振动加速度响应信号，用载荷识别的方法计算铣削力，分别得到了用4刀齿和2刀齿加工时横向铣削力的识别结果，所得到的铣削力曲线与加工工况吻合良好。以所识别铣削力为特征参量，用ART2神经网络进行了铣削过程监测与铣刀故障诊断，其结果比直接用振动响应信号进行监测与诊断更可靠，从而得到较好的监测诊断结论。     

内置被动阻尼器减振铣刀的实验测试

提出一种长径比接近8的内置被动阻尼器减振铣刀结构。开展阻尼器模态测试,确定最优结构设计方案。对内置被动阻尼器减振铣刀进行周向模态测试,研究减振铣刀在不同方位的动力学特性。选取铝合金和钛合金工件材料,开展多组切削参数组合下的切削实验测试。在铝合金切削时,减振铣刀的加工噪声、切削力和表面粗糙度比无阻尼铣刀平均下降了52.1%,49.5%和73.4%;在钛合金全槽铣削时,能够在无阻尼铣刀出现明显颤振的切削条件下实现平稳切削。     

球头铣刀高速铣削Cr12模具钢的振动特性分析

利用球头铣刀高速铣削Cr12模具钢,研究了切削速度、进给量和切削深度对主轴和刀具切削振动的影响变化规律,结果表明随着切削速度的增加,工件振动增加缓慢,而主轴的振动迅速增加,远超过工件的振动成为主振动,主轴进给方向的振动要小于非进给方向的振动。在小进给时,随着进给速度增加各向切削振动而迅速下降,在大进给速度时,各向振动随进给速度增加保持平稳;各通道的切削振动都随着切削深度的增大而增长,因此在高速铣削过程中,主轴振动为主振动,是影响加工表面质量的主要因素。     

不等齿距端铣刀对端铣振动影响的研究

根据切削理论及端铣过程的几何关系 ,提出了单齿和多齿端铣刀的铣削力模型 ,用有限元分析软件分析了铣床的频谱 ;分析了不等齿距端铣刀的铣削力频谱 ,并在此基础上分析了不等齿距端铣刀的减振机理 ,提出了不等齿距端铣刀齿间角优化设计的依据 ,设计和制造了不等齿距端铣刀 ,并对不等齿距端铣刀和等齿距端铣刀的振动性能进行了对比实验     

专用旋风铣床的振动测试分析及其加工工艺改进

针对某旋风铣床加工大型锚具外螺纹时,振动较大,出现刀具早期崩刃现象,致使不能进行正常加工的情况,对该机床进行振动测试分析,结果表明:旋风铣头刚度不足、工艺参数中切深、进给量、刀盘齿数和转速是影响振动的主要因素,原工艺参数使机床加工发生共振。根据分析结果对机床加工工艺提出改进措施。通过增厚铣头基座以提高刚度,工艺上粗、精加工分别切削,减小铣刀齿数,采用变频器控制电动机改变切削速度,以避开共振区,解决了机床刀具早期崩刃问题,使加工能顺利进行。     

铣削钛合金加工表面形貌特征参数的预测

钛合金在铣削过程中受迫振动明显,刀—工接触关系不断变化,加工表面形貌特征参数难以预测,已成为制约加工表面质量进一步提高的瓶颈。针对铣削振动与加工表面形貌的非线性随机变化特性进行了切削钛合金试验,采用高斯过程回归法构建铣削振动作用下的加工表面形貌高斯过程模型。分析刀齿误差和铣削振动对加工表面形貌特征参数的影响规律,为以加工表面质量分布一致性为前提的铣削钛合金工艺设计提供参考依据。