基于动态切削过程仿真的外圆车削稳定性判定

建立考虑工件轴向和径向两个方向刀具刃倾角和模态方向的车削颤振模型。利用试验得到的切削力系数和模态参数,获得给定机床、刀具和工件组合下的颤振稳定域曲线。建立外圆车削轴类零件的动力学模型,主要包括刀具相对工件的动态切削力和动态位移模型。提出一种借助动态切削力和刀具动态位移时域仿真,以及相邻两转的切削力和位移动态成分映射截面来综合判断切削过程稳定性的方法。通过切削试验验证颤振稳定域判据和动态切削过程判据的准确性。利用该方法了解稳定切削和颤振切削的信号特点和分布规律。对比颤振稳定域和动态切削仿真两种稳定性判据的有效性、优缺点和适用场合,尤其通过典型零件的切削过程仿真说明动态切削仿真方法的优点。此外,还通过对动态切削过程的变模态参数仿真,分析模态参数对切削过程稳定性的影响。     

刀具坐标系铣削力建模及系数识别方法

切削力模型可以计算切削过程的切削力,是预测加工状态、优化加工参数的依据。传统的切削力预测模型都是针对工件坐标系建立的,然而在研究薄壁件多轴加工让刀变形、振动以及刀具磨损等问题时,基于刀具坐标系的切削力表示方式更为直观。为了预测刀具坐标系的切削力,在传统机械切削力模型的基础上,提出了刀具坐标系铣削力预测模型,并提出了基于刀具坐标系测量结果的切削力系数标定方法,最后通过实验验证了所提出的切削力预测模型和切削力系数标定方法,实验结果表明所提出的切削力模型能够准确地预测实际加工中的切削力。     

超声振动车削TC4钛合金的切削性能研究

为了探究超声振动车削过程中切削力和切削温度的变化规律,使用Third Wave Advant Edge切削仿真软件,基于POWER-LOW本构模型和ALE网格划分方法建立TC4钛合金车削加工的有限元模型,获得传统车削与超声振动车削的切削力和最高切削温度变化情况。结合超声振动车削中刀具切削速度和位移变化规律,对传统车削与超声振动车削的切削力和最高切削温度变化规律展开对比分析;探究超声振动车削中的工件进给速度、刀具振频和振幅对切削力的影响规律,实现各加工参数的最优组合,为实际加工提供参考。     

Inconel 718合金超声振动切削质量与刀具寿命控制研究

超声振动切削UVC是解决难加工材料精细加工问题的理想方法。在对Inconel718合金同时进行UVC和传统车削法CT加工中,研究了切削参数（切削速度、进给量、切削时间）对刀具切削性能的影响。通过对刀具磨损、切屑形态和工件表面粗糙度的研究,发现在进行低速硬态切削时,UVC在切削表面质量和刀具寿命方面均优于传统车削加工。同时随着刀具－工件表面接触率TWCR的降低,刀具磨损和切削力随之降低,而工件表面质量和刀具寿命得到提高。     

不同涂层刀具车削医用316L不锈钢性能研究

316L医用不锈钢具有在生物体内能保持良好的抗腐蚀性、高的生物相容性、没有或者在符合标准下低的离子析出等优点。本文分析了采用不同的切削参数(切削速度VC、每转进给量f以及切削深度ap)时涂层刀具车削316L不锈钢的切削力和工件表面粗糙度;研究了不同涂层刀具(KC5025、KCM25、KCU10、KC9125)车削316L不锈钢时的刀具寿命以及利用MATLAB拟合刀具的寿命曲线,实现快速及准确预测相应的刀具寿命;通过正交试验研究了不同切削参数以及刀具材质对切削力与工件表面粗糙度的影响程度,获得了适宜316L不锈钢车削的涂层刀具及其切削参数。     

CVD金刚石涂层刀具高效铣削天然理石的切削特性实验研究

为研究天然理石切削过程中刀具切削力与切削质量变化特性,利用CVD金刚石薄膜涂层刀具和未涂层硬质合金刀具进行高效铣削实验。基于刀具-工件几何接触关系,推导铣削力数学模型,分析不同类型刀具切削力、工件表面粗糙度随切削参数和切削时间变化特性。研究表明:金刚石涂层刀具切削力明显小于未涂层硬质合金刀具,2种类型刀具的切削力随切削参数的变化特征基本相同;随着切削时间的增加,刀具切削力变化分为4个阶段:初始磨合阶段、稳定阶段、过渡阶段和刀具磨损加剧阶段。金刚石涂层刀具切削磨合期和稳定期持续时间为未涂层刀具的3.5倍,切削力和工件表面粗糙度变化比较平稳;未涂层刀具切削平稳期持续时间很短,切削力增长趋势明显,且在切削力增长后期工件表面粗糙度达到2.5μm。     

车削过程切削力的计算机数值仿真

切削力是表征切削过程最重要特征的物理量,其动态变化将直接影响加工过程中刀具与工件的相对位移、刀具磨损和表面加工质量等,所以对切削力建模是进行加工过程物理仿真研究的基础。因此在基于实时工况的切削实验研究基础上,考虑切削参数的因素,利用BP（back pmpagation）神经网络建立车削过程中的切削力的仿真模型。通过大量的样本训练,使神经网络能够对切削力进行较准确地数值仿真。     

GH4169G高温合金车削切削力与切削温度有限元仿真研究

为研究GH4169G高温合金车削用量及刀具几何特性对切削力和切削温度的影响规律,基于ABAQUS有限元仿真软件,通过依次改变切削深度、切削速度和刀具几何角度,获得不同参数组合下切削力和切削温度的变化规律,进一步揭示车削参数和刀具几何角度对GH4169G高温合金切削过程中热—力耦合作用的影响机理,从而对切削工艺参数和刀具特性进行优选。     

基于铣削力精确建模的工件表面让刀误差预测分析

航空航天制造业结构件的高速铣削加工中,在切削力作用下由整体铣削刀具挠度变形所引起的工件表面让刀误差,严重制约零件的加工精度和效率。针对这一问题,通过建立铣削力精确预测模型,结合刀具刚度特点,对工件让刀误差进行预测分析。将切削速度和刀具前角对切削力的影响规律引入二维直角单位切削力预测模型,并通过试验进行相关系数标定。借助等效前角将直角切削力预测系数应用到斜角切削力的预测,通过矢量叠加构建整体刀具三维切削力模型。分析刀具挠度变形对铣削层厚度及铣削接触中心角范围影响规律。基于离散化的刀具模型和切削力模型,建立铣削载荷条件下刀具等效直径悬臂梁模型弯曲变形计算方法。构建以刀具变形对铣削过程影响作用规律为反馈的刚性工件表面让刀误差及切削力柔性预测模型,通过整体铣刀铣削试验验证所建立理论模型的预测精度。     

304不锈钢超声辅助切削研究

通过霍普金森杆试验确定304不锈钢的本构模型,在ANSYS软件中建立工件和刀具模型,设置切削加工参数和超声参数,进行超声辅助车削仿真试验得到相应切削力,并与理论模型进行比对,确定仿真试验的正确性。分析仿真数据,利用单因素分析法研究超声辅助切削过程中超声振幅、切削速度、切削深度和进给量对切削力的影响。结果表明:在相同切削参数下,相比于传统车削,超声辅助切削304不锈钢可有效降低切削力;随着超声振幅的增大,切削力先变小后变大;超声振幅A=23μm时,切削力最小。在给定的车削加工参数范围内、保证加工效率和工件质量的前提下,超声辅助车削304不锈钢最优车削加工参数为:超声振幅A=23μm,切削速度v_c=21m/min,切削深度a_p=0.1mm,进给量f=0.08mm/r。     

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.     

基于切削参数和刀具状态的车削功率模型

动态切削功率建模是切削功率信号用于切削过程监控的关键。本文首次建立了基于切削参数 (主轴转速、进给量、切削深度 (即背吃刀量 )、工件材料及刀具材料 )与刀具状态 (主要考虑后刀面磨损量 )的车削功率模型。试验证明 ,该模型基本能正确反映车削功率信号与刀具状态及各种切削参数之间的关系     

D840重载车轮材料的切削力试验与分析

采用重载车轮镟修参数中较大进给量与切削深度切削重载货运D840车轮材料,研究切削参数及KCP25与GC4215两种粗加工刀具对D840车轮材料切削力的影响。对试验数据进行极差分析,并分析切削力与三个因素(v_c、f、a_p)之间的关系,采用多元线性回归方法建立切削力的预测模型,通过试验验证模型的合理性。结果表明:两种刀具的三向切削力随切削速度的增大而减小,随进给量和切削深度的增大而增大,其中切削深度与进给量是影响切削力的主要因素;在相同切削条件下,GC4215刀具车削D840车轮材料的三向切削力均大于KCP25刀具;所得到的两种刀具切削力预测模型与试验结果具有较好的一致性。     

虚拟加工物理仿真中的误差分析研究

基于虚拟制造的理论与方法,模拟真实加工条件,建立了面向虚拟数控车削加工环境的加工精度分析系统。该系统基于有限元方法,用有限元法计算刀具-工件在切削要素（切削力、夹紧力、切削温度等）作用下的变形,通过求工件-刀具的布尔差集获取切削后的工件轮廓;利用MATLAB优化工具箱,分析工件轮廓,预测零件加工误差。     

超声切削过程冲击接触特性的研究

超声切削过程中刀具与工件产生动力冲击,接触过程是非线性的.针对这种非线性冲击接触现象,分析超声振动切削动态冲击接触特征,从理论上推导出这个过程的动态接触力和位移模型.基于该模型提出动态和稳态位移、力的概念,由此分析动态位移、力和稳态位移、力对工件作用的不同效果.根据接触过程不同能量对工件作用的不同,揭示超声切削提高刚度和降低切削力的工艺实质.针对金属材料,利用标准机夹刀具在恒进给状态下,进行切削加工实验.实验结果表明理论模型与实际结果一致,证明超声切削过程存在静态和动态力两种作用.     

基于DEFORM 3D的钛合金高速车削有限元仿真

应用DEFORM 3D软件对钛合金高速车削进行仿真研究,分析了不同切削参数下切削力和切削温度的规律,研究发现背吃刀量和进给量对主切削力的影响较大,切削力与主切削力变化基本一致,切削速度对主切削力的影响不明显,但后者对切削温度具有显著影响;研究了工件和刀具温度场的变化规律以及工件所受应力和刀具的磨损情况,发现最高温度出现在切削刃邻近2mm区域内,且温度最高处刀具磨损程度最大,工件最大应力在第一变形区和工件接触区邻近。     

基于布尔运算的球头铣刀瞬时切削厚度建模及分析

在五轴球头铣刀的铣削加工中,瞬时切削厚度模型的建立是准确预测切削力的关键步骤之一。目前大部分模型注重刀具和工件接触区域的建模,仅考虑了参与切削的刀刃切削厚度,而忽略了刀刃对工件的影响。本文提出一种基于布尔运算理论的瞬时切削厚度建模方法,从瞬时切削厚度的理论出发,考虑了所有刀刃对工件切削厚度的影响,并引入根据球刃曲线创建的辅助实体模型对瞬时切削厚度进行提取,并经铣削力试验验证了该模型的有效性。     

数控车削用量优化切削力约束条件的建立

基于数控车削加工刀具切削运动轨迹及切削参数特点,通过对切削力及切削功率的预报,建立了数控车削用量优化切削力约束条件数学模型。     

PCBN刀具断续切削淬硬钢瞬态冲击力研究

基于正交试验设计方法,使用PCBN刀具进行干式断续车削淬硬钢Cr12Mo V试验,研究了不同切削参数与工件硬度对瞬态冲击力的影响。应用响应曲面法建立了瞬态冲击力的线性预测模型和指数预测模型。研究结果表明:断续切削方式下,工件硬度和切削速度对瞬态冲击力有显著影响;线性预测模型和指数预测模型均能准确地对瞬态冲击力进行预测。     

不锈钢（0Cr18Ni11Ti）切削力和切削温度的有限元分析

基于Deform-2D有限元分析软件,建立了热力耦合、平面应变模型和正交试验表,模拟了不锈钢（0Cr18Ni11Ti）的车削加工过程,分析了刀具几何参数、切削参数以及换热系数对工件切削力和切削温度的影响,为提高不锈钢的加工表面质量提供了有价值的参考数据,并为下一步的切削参数优化奠定了基础。