环形铣刀五轴加工切削力预测

通过对环形铣刀的几何特性进行分析,考虑五轴加工中的前倾角和侧偏角,运用实体—解析法获得五轴加工中刀具与工件的切削域,并将环形铣刀沿刀轴方向离散成诸多圆盘,将圆盘投影至切削域中,从而获得刀具在不同旋转角度中的切入和切出角。建立了五轴加工中的切削力模型,并对9组不同倾角下的切削力进行仿真与试验。结果表明,试验所测得的切削力与MATLAB仿真预测下的切削力具有一致的吻合性,验证了环形铣刀五轴切削力模型的正确性。     

基于表达式的逐层聚合和动态选择的图到方程树模型

现有树解码器仅适合求解单变量问题而求解多元问题的效果欠佳,而大多数数学求解器对真值表达式的错误选择导致训练出现学习偏差。针对上述问题,提出基于表达式的逐层聚合和动态选择的图到方程树（GET）模型。首先,通过图编码器学习文本语义;其次,从方程树的底层开始逐层迭代地聚合数量和未知变量以得到子表达式;最后,结合输出表达式的最长前缀动态地选择真值表达式以实现偏差最小化。实验结果表明,所提模型在Math23K数据集上的精度达到83.10%,相较于图到树（Graph2Tree）模型提升了5.70个百分点。可见,所提模型适用于复杂多元数学问题的求解,并能降低学习偏差对实验结果的影响。     

高速钢丝锥磨损影响因素的探究

采用响应曲面法建立试验方案和丝锥磨损的二阶模型,完成了深冷温度、保温时间、主轴转速3个因素对W6Mo5Cr4V2(W6)高速钢成品丝锥磨损影响的研究。通过测量切削试验后的丝锥后刀面最大磨损量VB,分析各因素之间的交互作用对丝锥后刀面磨损的影响,确定了各个因素的最佳水平范围。优化后的深冷处理工艺和切削参数有3组,分别为主轴转速为200 r/min时,保温时间和深冷温度取4.68 h、-196℃;保温时间为3 h时,深冷温度和主轴转速取-196℃、180 r/min;深冷温度为-150℃时,保温时间和主轴转速取4.68 h、180 r/min。     

等弓高误差变步长的插补点求取方法优化

传统的等弓高误差求取插补点的方法是根据走刀步长来计算,并且假设步长内为等曲率半径。由于自由曲面的曲率半径不断变化,传统的插补方法并不能准确计算出下一个刀触点的位置。为了克服传统方法的不足,提出了一种新的等弓高误差变步长插补方法。采用该算法得到的两相邻刀触点之间的弓高误差值一致,可得到较高的加工表面精度;而且在保证表面加工质量的情况下,刀触点最少,提高了加工效率。最后,通过MATLAB对该方法的可行性和精度进行了验证。     

基于刀具跳动的环形铣刀切削厚度模型的切削力计算

数控铣削过程中,切削变形引起的瞬时切削厚度是影响铣削加工切削力建模的重要参数之一,针对环形铣刀的切削特点,在考虑刀具跳动的情况下,对真实刀刃轨迹运动进行分析。将微细铣削的加工过程用宏观铣削来表示,从而建立了基于宏观铣削过程中刀具跳动下精密加工的瞬时切削厚度。通过仿真模拟和切削力试验来预测切削力,预测结果和试验结果具有一致性,表明该模型可以更好的预测加工过程中的切削力。     

用环形铣刀五轴加工自由曲面的全局干涉检测

针对环形铣刀五轴加工复杂曲面的全局干涉问题,提出了一种基于曲面二重网格划分的全局干涉检测算法。首先将加工曲面沿参数方向进行初始网格划分,得到离散网格点并快速排除不与刀具发生全局干涉的网格点;然后分别计算剩余的网格点到刀轴线段的最短距离,找到离刀轴线段距离最近的初始网格点;最后以该网格点为中心的邻域进行局部网格划分找到满足精度的离刀轴线段距离最近的网格点,确定该点的位置及与刀轴线段的最短距离,判断是否发生全局干涉。若存在全局干涉,进行刀具姿态调整。与传统方法相比,该方法极大提高了全局干涉的检测效率,并通过实例验证了该方法具备可行性。     

复杂曲面五轴加工全局干涉检测

针对环形铣刀五轴加工复杂曲面的全局干涉问题,提出了一种基于参数曲面网格划分与刀具包围盒的全局干涉检测算法。首先将加工参数曲面沿参数方向进行网格划分,得到若干离散网格点;然后将环形铣刀的圆柱面用六个平面包围形成刀具包围盒,并通过曲面离散点与形成刀具包围盒的六个平面的位置关系判断曲面离散点是否落入刀具包围盒内;最后判断落入刀具包围盒内的曲面离散点是否在环形铣刀的圆柱体内,若曲面离散点在环形铣刀的圆柱体内则存在全局干涉,否则不存在全局干涉。该方法与传统方法相比极大的提高了全局干涉的检测效率,通过实例验证该方法是可行的。     

预测铣削稳定性的隐式Adams方法

针对铣削加工过程中产生的振动现象,提出了一种隐式Adams方法（Implicit Adams method,IAM）来预测铣削加工过程的稳定性。考虑再生颤振的铣削加工动力学方程可以表示为时滞线性微分方程,将刀齿周期可分为自由振动阶段和强迫振动阶段,对强迫振动阶段进行离散,运用IAM方法构建状态传递矩阵,利用Floquet理论,判定系统的稳定性,获得系统的稳定性叶瓣图。Matlab软件仿真结果表明,IAM方法是预测铣削稳定性的一种有效方法。随着离散数的增加,IAM方法的收敛速度要快于一阶半离散法（First-order semi-discretization method,1st-SDM）和二阶全离散法（Second-order full-discretization method,2nd-FDM）,离散数较少的IAM方法能达到离散数较多的1st-SDM方法和2nd-FDM方法的局部离散误差。此外,在单自由度和双自由度动力学模型下,三种方法的稳定性叶瓣图显示,IAM方法预测铣削稳定性的预测精度均好于1st-SDM方法和2nd-FDM方法,计算效率远远高于1st-SDM方法,稍高于2nd-FDM方法。切削试验和仿真结果表明,IAM方法的预测精度和可靠度均好于1st-SDM方法和2nd-FDM方法。     

深冷处理对W6Mo5Cr4V2高速钢残余应力的影响

测试了W6Mo5Cr4V2高速钢试件不同工艺热处理后的残余应力,研究了深冷处理对残余应力的影响。结果表明,深冷处理后的高速钢试样表面残余应力由拉应力变为压应力,有利于提高工件使用寿命。随着深冷时间、冷却速度的增加和深冷温度的降低,残余应力会分别呈现出逐渐减小、先增加后减小和减小的趋势。在深冷因素中,保温时间对高速钢试件表面残余应力的影响最大,然后依次是冷却速度和深冷温度。