基于球头微铣刀的铣削力建模与试验研究

以光学玻璃材料为加工对象,基于铣削力微元分析方法,建立了微铣削力理论模型,并通过试验研究对理论分析进行了验证,结果表明,理论计算模型与实验实测的结果较为吻合,球头铣刀动态铣削力模型与实测铣削力曲线总体趋势基本吻合,其误差范围在20%以内。     

球头铣刀三维曲面加工的铣削力预报

针对球头铣刀三维曲面加工,提出一种考虑进给方向和刀具切触界面任意变化的铣削力预报方法。基于微分的思想,将曲面加工中单个齿频周期内的切削过程看成是切削条件恒定的微小稳态加工,进而将整个三维曲面加工视为一系列微小稳态加工的组合。根据各微小稳态加工的始、末刀位点坐标,建立进给转向角和进给倾斜角模型,刀具切触界面应用基于逻辑数组的Zmap方法确定,并修改了未变形切屑厚度模型的参数,使其适应三维曲面加工中刀具切触界面和进给方向的任意变化。分别进行凸圆弧曲面、凹圆弧曲面和自由曲面三个铣削加工试验,数值计算及试验测量结果表明,提出的方法能够很好地描述曲面加工中进给方向及刀具切触界面的变化,预报的铣削力和试验测量结果在幅值和变化趋势上都吻合良好,从而验证了该铣削力预报方法的有效性。     

考虑刀具变形的球头铣刀铣削力建模与仿真

提出了准确识别参与切削的切削刃段的实体造型方法；基于铣削力与切削负载之间的经验关系，建立了三分量的球头铣刀铣削力模型；通过将刀具简化为一个悬臂梁结构，给出了刀具变形计算公式；从刀具变形对刀齿切削路径影响的几何关系出发，推导了三维进给运动下的瞬时切厚表达式。在此基础上，开发了完整的球头铣刀三轴铣削过程铣削力仿真系统。仿真计算和试验结果表明了模型及算法的正确性。     

基于BP神经网络的球头铣刀铣削力建模与仿真

将BP神经网络的理论和算法应用于球头刀具铣削力建模的研究中.采用LM算法建立了铣削力预测的神经网络模型,模型中考虑了影响铣削力的加工参数,选取铣削力试验数据对神经网络模型进行训练,用训练好的神经网络模型对铣削力进行仿真.仿真结果表明,用BP神经网络方法建立的铣削力模型能够对铣削力进行准确的预测.     

球头铣刀曲面加工铣削力建模与仿真分析

在曲面铣削过程中,由于工件外形复杂,刀具位姿多变,使球头铣刀铣削力模型的建立较为困难。本文在考虑工件表面几何特征和刀具位姿变化的基础上,通过解析法确定了刀-工切削接触区域的边界条件,利用空间坐标旋转变换得到了适用于复杂曲面加工的五轴球头铣刀铣削力模型,对铣削力模型进行仿真并通过试验验证了模型的有效性。     

医用球头铣刀铣削力模型与实验验证

在骨科手术中经常使用球头铣刀对骨材料进行加工,在此过程中铣削力大小的精准控制是改善手术质量的关键,但目前尚缺乏理论模型预测骨材料加工过程中的铣削力。本文将球头铣刀离散成沿切削刃分布的切削微元,并用球头铣刀的结构参数表达切削微元的位置。通过分析切削微元的铣削力模型最终积分得到整个球头铣刀的铣削力模型,并以人工骨为铣削材料设计了三个不同工艺参数的实验来验证模型预测值的准确性。结果表明,该模型能较准确地预测球头铣刀在不同工艺参数下的铣削力。     

一种螺旋刃球头铣刀的动态铣削力模型

针对高速铣削中广泛应用的螺旋刃球头铣刀建立刀具微元的铣削力模型,给出了瞬时切削厚度的计算方法,通过积分得出了一种新的整体铣削力模型。该模型考虑了动态铣削时刀杆振动对铣削力的影响,实验数据与仿真结果吻合较好,验证了该模型的正确性。     

微径球头铣刀铣削力建模与仿真

以微径球头铣刀铣削力为研究对象,分析了刀具刃线模型.将刀具沿刀轴方向离散为若干切削单元,分别依照单齿切削及两齿切削求得各切削单元的实际瞬时切削厚度.基于实体造型的方法提取了参与切削的切削刃段,并通过实验识别了瞬时切削力系数及主轴径向跳动参数,建立了综合考虑主轴径向跳动、微细铣削所特有的尺度效应的影响及可能出现的单齿切削现象的微径球头铣刀铣削力模型.实验结果验证了所提模型的有效性和可行性.     

一种新的螺旋刃球头铣刀铣削力模型

为提高铣削加工的安全性和生产效率，有必要在加工实际进行之前准确地预测切削过程的物理信息，如铣削力、刀具振动等。给出了球头铣刀丸线几何模型，采用理论削力分析与实验--系数识别相结合的方法建立了新的螺旋刃球头铣刀的铣削力模型。对不同切削条件下的铣削力进行了仿真，与实验测量数据吻合良好，证明离线仿真可以对铣削力做出较准确的预测。     

球头铣刀切削力模型的研究进展

综合评述了国内外对球头铣刀切削力模型的研究成果及发展动态,重点介绍了球头铣刀铣削力的经验系数建模、理论建模和自动化加工铣削力建模方法。     

曲面铣削过程加工路径对切削力和磨损的影响研究

针对不同走刀路径下的复杂曲面加工过程进行球头铣刀铣削Cr12MoV加工复杂曲面研究,分析不同走刀路径下铣削力和刀具磨损的变化趋势。试验结果表明:通过对比分析直线铣削和曲面铣削过程中的最大未变形切屑厚度,可以得出单周期内曲面铣削的力大于直线铣削过程的力,铣削相同铣削层时环形走刀测得的切削力普遍大于往复走刀测得的切削力;以最小刀具磨损为优化目标,运用方差分析法分析得出不同走刀路径的影响刀具磨损的主次因素,同时利用残差分析方法建立球头铣刀加工复杂曲面刀具磨损预测模型,并通过试验进行验证。     

整体硬质合金球头铣刀螺旋槽建模技术研究

球头铣刀外形复杂,工序繁多,在曲面加工中应用广泛。对整体硬质合金球头铣刀刃线和螺旋槽进行数学建模,采用等导程刃线模型生成S型球头刃线,解决球面刃线与柱面刃线过渡不光滑问题。采用蝶形砂轮刃磨螺旋槽,求解砂轮刃磨位姿。利用MATLAB对球头铣刀刃线模型进行仿真验证,计算砂轮位姿变换过程,并基于MATLAB软件中GUI模块设计砂轮磨削工艺系统。     

球头铣刀曲面加工的刀具切触区域解析建模

针对球头铣刀三维曲面加工,提出一种刀具切触区域仿真的通用解析模型。采用微分方法,将曲面加工过程离散为一系列连续的微小斜平面稳态加工。以每一小斜面切削过程为研究对象,建立描述刀具进给方向变化的数学模型,针对不同的进给方向并基于空间坐标系旋转变换,提出一组确定刀具切触边界曲线及各边界交点的解析公式,以精确界定刀具切触区域的封闭几何。通过与Z-Map模型的切触区域仿真对比,验证了本文模型的有效性及其精确高效的特点。     

铣削力预测研究进展

从切削几何条件不变的平直面加工和切削几何条件可变的曲面加工两个方面综述了当前铣削力预测方面的研究成果。指出研究复杂曲面加工的铣削力预测,尤其是非球头铣刀复杂曲面五轴加工的铣削力预测是本领域的重要发展方向。     

整体硬质合金球头立铣刀的重磨试验研究

以高速加工的整体硬质合金球头立铣刀的重磨试验为例,介绍了为适应不锈钢的高速加工,铣刀结构参数、涂层而进行的调整,并介绍了铣刀的重磨流程。试切表明:重磨刀具的平均寿命接近新刀。     

基于傅立叶级数的球头刀铣削力模型

球头刀铣削广泛应用于复杂曲面零件的加工,精确的铣削力模型是加工过程控制优化的基础。本文分析了球头刀的铣削过程,将剪切系数拟为微元刀刃轴向高度的多项式,对考虑剪切与犁切双重效应的周期性铣削力进行傅立叶变换,建立了铣削力的傅立叶级数形式。加工实验表明,应用本文方法的预测结果与测量得到的铣削力吻合良好,铣削力模型的有效性得到了验证。     

基于增强型完全离散法的球头铣刀五轴加工稳定域建模方法研究

基于坐标变换思想,精准高效地提取出球头铣刀五轴数控加工过程中与工件接触区域,利用增强型完全离散法获得铣削动力学方程的时序表达式,实现了效率和精度的共同兼顾,在单齿周期内球头铣刀视为圆弧切削的基础上,由刀刃与接触区域不同时刻的关系,确定出时域方程中所需要的瞬时切出角,借助于Floquet定理构建出了球头铣刀存在前倾角和侧倾角时的加工稳定域叶瓣图,并对其进行了有效性试验验证,试验结果与预测结果相符合,表明了该方法的正确性。     

基于真实刀刃轨迹的立铣刀切削厚度模型

瞬时切削厚度是铣削加工建模研究的重要参数之一。通过分析刀刃切削轨迹,可以得到准确的瞬时切削厚度,但需要求解复杂的超越方程。通常对切削刀刃轨迹进行不同程度的简化来求解近似的瞬时切削厚度。为得到准确的瞬时切削厚度,提出一种新的切削厚度计算模型。基于立铣刀真实切削刀刃轨迹,对近似的切削厚度模型进行补偿,得到较传统计算方法更为准确的结果,计算过程也更为简单。通过切削力试验验证,该模型可以得到更好的动态切削力预测结果。