航空薄壁件的刀具偏摆数控补偿加工技术

航空工业中广泛使用薄壁结构零件,但是由于零件结构复杂、壁薄、精度要求高、加工工艺性差,在切削力、装夹力等因素的影响下,易发生加工变形,很难保证加工质量.由此,本文在有限元分析的基础上,提出了刀具偏摆数控补偿加工方案.实验结果证明,该方法可以在满足加工质量要求的同时,减少加工时间,提高加工效率,是一种方便、高效的加工方法.     

数控车床对刀操作

提出了数控编程与加工之间存在的主要问题,分析数控系统建立工件坐标系的方法,说明数控机床对刀操作的过程与目的。对每一种方法都给出了输入数据的计算式,总结其中的要点,比较方法之间的联系与不同。分析了工件坐标系与机床坐标系之间联系方法,并进行了实际验证。     

Factors affecting the machining accuracy of a chucked workpiece

A deviation in shape called ‘out-of-roundness’ is commonly observed in machined workpieces held by three-jaw chucks in turning operations. This out-of-roundness is due mainly to the variation in the stiffness of the workpiece-chuck-spindle system; the stiffness being higher when the cutting force is acting against a jaw and lower when acting along a jaw. This variation in stiffness of the workpiece-chuck-spindle system, termed here ‘directional orientation’, also leads to the generation of a type of parametric vibration.An attempt has been made to get rid of this effect of directional orientation by optimizing the contact between the jaw face and workpiece. Cutting tests were conducted on tapered testpeices with full contact between the jaws and the testpiece. Various contact chord lengths and spindle speeds were used. Measurements of out-of-roundness, limiting depth of cut and radial cutting force were made for analysis. Results show that where the deviation in shape of the testpiece has a three-pronged profile, and the peak at the third multiple is significant in the frequency spectrum of the radial cutting force, a contact chord length equal to the radius of the testpiece gives the optimized clamping condition.     

微织构刀具对工件表面残余应力影响有限元分析

针对微织构刀具对切削工件表面残余应力的影响,设计不同尺寸的垂直槽和平行槽微织构,利用有限元仿真技术,模拟不同类型、不同尺寸微织构PCBN刀具干式车削GCr15试验。通过对有限元结果进行研究分析,得到已加工表面残余应力分布情况,并与无织构PCBN刀具对比,分析微织构对已加工表面残余应力的影响。有限元仿真结果表明:与无织构刀具切削工件表面获得拉应力相比,槽型织构刀具切削后的工件已加工表面呈现压应力,提高工件表层的耐磨损和耐疲劳性能;宽度50μm垂直槽和宽度40μm平行槽刀具切削得到的工件表面压应力最大,对工件表面应力分布影响最显著。     

强化研磨时工件转速对轴承套圈表面加工质量的影响

强化研磨是一种基于复合加工方法的抗疲劳、抗腐蚀、抗磨损金属材料精密加工技术,利用该技术可加工出具有残余应力的轴承套圈。为了提高强化研磨轴承套圈的加工质量,在其他工艺参数保持不变的情况下,对工件转速进行了单一变量试验,通过检测轴承套圈内圈沟道表面粗糙度与硬度的变化,分析了工件转速对加工质量的影响及作用机制。     

电火花线切割加工工件厚度在线识别技术研究

通过理论分析方法推导得到工件厚度与放电间隙两端间的平均电压、平均电流、机床伺服进给速度、线切割缝宽等参数的关系式。采用田口试验方法分析不同加工参数下电火花线切割加工不同厚度工件时放电两极之间平均电压、平均电流、线切割缝宽及加工速度的影响规律,研究一种基于灰色理论的线切割缝宽预测模型,并基于该模型研究一种基于广义回归模型在线识别电火花线切割加工工件厚度的方法。工件厚度在线识别技术可实现电火花线切割加工时对工件厚度的预测,是电火花线切割自适应加工变厚度工件的前提和关键。     

An error control approach to tool path adjustment conforming to the deformation of thin-walled workpiece

Producing an accurate part mainly depends on the position and orientation of the cutting tool with respect to the workpiece which is mainly influenced by the rigid body motion of the workpiece and the elastic deformation of workpiece-fixture-cutter system. For the purpose of minimizing the machining error, a new modification strategy of the nominal tool path is not that directly compensate the control commands of the machine tools, but that modify the cutter location source file (CLSF) from the computer aided manufacturing (CAM) system by means of the proposed modification model on the basis of the prediction deviation, namely, the deviation of the cutting tool relative to the workpiece in computer numerical control (CNC) machining operation. Therefore, it is not only simpler, but also easier implemented by common manufacturing engineer. The effectiveness of the proposed strategy is verified by a machining example.     

薄壁锥形件旋压成型中应力、应变场的有限元分析

应用大型有限元分析软件ANSYS10.0建立了薄壁锥形工件旋压成形的有限元模型,以显式动力学求解器LS-DYNA为基础模拟了其旋压成形过程,分析了工件成形过程中的变形和应力特点,研究了应力和应变等因素对工件成形质量的影响规律。结果表明:应力、应变图显示了成形过程中工件应变和应力的分布特点与规律,为解决工件旋压成形过程中的问题提供了依据;旋压数值模拟有助于发现旋压变形中存在的旋压成形中容易产生断裂、翻边、褶皱和失稳等缺陷问题及产生的原因;旋压力振荡和减薄率过大是工件旋压断裂的主要因素;在旋压工艺中可以通过优化减薄率、转速和进给量等工艺参数有效控制锥形工件旋压成形质量;分析结果对于旋压模具的优化设计和旋压工艺参数合理选择提供了可靠的理论基础。     

航空薄壁件铣削力有限元分析

在分析刀具与工件在装配模型中位置关系的基础上,将平行运动载荷与转动载荷同时施加到刀具模型上,建立了刀具次摆线运动的铣削有限元模型。为了减少模拟的时间,使用过渡网格划分技术对模型进行了优化处理。在考虑工件材料性能参数基础上,利用有限元平台ABAQUS软件,研究了航空铝合金薄壁件铣削过程中铣削力的变化规律。模拟结果基本符合实际,说明有限元模型是正确的,对后续研究工作有一定的参考意义。     

振动式滚磨光整加工过程中的受力测试与分析

目的测试不同加工参数对振动式滚磨光整加工过程中作用力的影响,对实际加工过程中加工参数的选择提供一定的数值指导。方法通过改变偏心块夹角、固定工件埋入深度及固定工件装夹角度,应用动态式压力传感器测试每种加工参数对加工作用力的影响。结果偏心块夹角不同时,磨料的运动形态及运动轨迹差异明显,且偏心块夹角大小对工件的作用力影响显著,偏心块夹角为90°时磨料螺旋运动显著,加工效果好。固定工件埋入深度越深,其所受作用力越大;超过一定范围时,作用力陡增。通过改变固定工件装夹角度,观察磨料流态并测试工件不同装夹角下所受作用力,分析得到在装夹角为20°时磨料会以工件为中心聚集,工件所受作用力最大。结论偏心块夹角不同,磨料的运动流态及对工件的作用力不同,偏心块夹角为90°时光整加工效果最好。埋入深度对工件作用力影响显著,加工过程中应根据工件的加工要求确定合适的埋入深度。固定工件装夹角度不同,磨料流态变化明显,固定工件装夹角为20°时工件所受作用力最大,需根据实际加工要求确定装夹的具体角度。