盖板件高效铣削表面粗糙度预测与工艺参数优化

为了保证7075铝合金盖板件铣削表面质量和提高铣削加工效率,进行工艺参数优化,通过响应曲面法(RSM)构建铣削加工表面粗糙度预测模型,分析铣削工艺参数对表面粗糙度的影响规律。基于表面粗糙度预测模型建立高效铣削工艺参数优化目标方程,采用改进的粒子群算法(PSO)对目标方程进行优化,运用优化后的工艺参数对某盖板件进行铣削加工。试验结果表明:采用优化后的工艺参数进行盖板件铣削加工可以满足表面粗糙度要求,验证了预测模型的准确性和改进PSO方法的可行性。

基于切削仿真的缸体进排气面铣削优化

针对缸体进排气面凸台铣削余量大、刀具耐用度低的技术问题,运用切削仿真技术对铣削参数进行分析。在确保切削负载、切削温度的前提下,通过优化加工程序提升加工效率和刀具耐用度。

薄壁结构加工误差预测与控制研究进展

薄壁结构因质量轻、比强度高被广泛应用于航空航天领域,但因其结构复杂、刚性弱、材料去除率高等特点,铣削加工的零件成品容易出现形位误差,严重影响其使用性能,因此对薄壁结构加工误差的控制具有重要现实意义。通过对薄壁结构加工特点进行分析,总结薄壁结构加工误差来源;根据加工误差来源介绍了薄壁结构不同类型的加工误差,即装夹定位、切削负载、切削振动、机床误差、残余应力以及多工序加工引起的加工误差;然后从这6个方面总结归纳薄壁结构加工误差的预测模型和控制方法;最后阐述了薄壁结构铣削加工误差控制方法的当前挑战和未来发展趋势。

箱底薄壁瓜瓣镜像铣削加工稳定性分析

贮箱箱底采用薄壁瓜瓣拼焊技术成形,瓜瓣尺寸大、壁厚薄,针对其镜像铣削加工过程中的易发生颤振问题,提出一种薄壁瓜瓣镜像铣削加工的稳定性分析方法.首先,根据铣削力的相互作用关系,将整个镜像铣削加工系统分为机床主轴-刀具子系统和工件-辅助支撑子系统,建立由再生效应产生的动态切削厚度模型和圆弧铣刀动态铣削力模型,建立同时考虑刀具端径向两个方向和工件端法向振动的刀具-工件-辅助支撑系统三自由度动力学模型.然后,基于锤击实验法获取机床主轴-刀具子系统、工件-辅助支撑子系统的动力学参数,基于半离散时域法对薄壁瓜瓣镜像铣削加工稳定性进行预测.最后,开展薄壁瓜瓣镜像铣削加工实验,分析提出的薄壁瓜瓣镜像铣削加工稳定性预测方法的准确性.结果表明:辅助支撑的引入使工件远离卡具位置法向局部刚度最高提升了约7倍,与刀具径向刚度相近,都处在1×10^(7) N/m数量级,刀具端和工件端的动力学特性会同时影响整个镜像铣削系统的加工稳定性,铣削动力学模型中工件子系统和刀具子系统需同时考虑.建立的三自由度动力学模型及预测的稳定域具有较高的预测精度,对实现薄壁瓜瓣的稳定高效加工具有重要的理论意义和工程应用价值.针对3.35 m级贮箱箱底薄壁瓜瓣镜像铣削加工,考虑到精加工中薄壁瓜瓣减薄厚度要求,主轴转速选择在6000~7000 r/min范围时,推荐切深选择1.0 mm.

基于有限元分析的走刀策略对铝合金薄壁筋铣削仿真工艺研究

铝合金薄壁筋具有弹载计算机结构件的典型特征,其结构简单但整体刚性差,在加工过程中极易产生加工变形,影响工件的加工精度。为合理选择走刀策略,使用ABAQUS软件对铝合金薄壁筋铣削过程进行有限元仿真建模,分析了不同走刀策略下铣削过程中的铣削力及工件铣削后的变形情况。同时设计对照试验组进行试切验证,通过三坐标测量仪分别测量了薄壁筋在不同走刀策略下的形变,验证了仿真分析结果的正确性。

考虑铣削振动的薄壁件表面加工质量试验研究

薄壁件刚性较低,其铣削时产生的振动是加工中不可忽略的因素。为保证加工精度和表面加工质量,合理选用铣削参数是十分重要的。在考虑铣削振动的基础上,将7075铝合金薄壁件铣削时产生的加速度作为分析铣削振动的依据,以工件的表面粗糙度为最终指标,通过试验综合分析切削深度、每齿进给量和主轴转速等铣削参数对薄壁件表面加工质量的影响。试验结果表明:随着这3个铣削参数值增大,铣削振动和表面粗糙度均会增大。其中每齿进给量对工件振动的幅度,以及表面粗糙度的影响最为显著,因此,减小每齿进给量能有效降低铣削振动,减小表面粗糙度,从而保证薄壁件的加工质量。

高校数控铣床实训过程中的问题与解决方案研究

《数控技能实训》是高等学校本科机械类专业一门重要的专业基础课程。通过本课程学习,使学生初步掌握数控加工的基础工艺知识,掌握基本的编程指令,具备数控车床、数控铣床、数控加工中心、特种加工机床的程序编制能力,并能独立完成简单零件的加工工艺设计及加工,为后继课程的学习打好基础。但目前各高校在数控铣床培训方面还存在各种各样的问题,需要不断的提出探索与研究,本文通过阐述数控技能实训过程中出现的问题,提出了相对应的解决方案。

插铣铣削力模型构建及与切削参数的相关性分析

为了优化插铣加工工艺参数,分析在同一工况下插铣时铣削参数与铣削力和铣削力系数的关系,在已有插铣铣削力模型的基础上,结合具体铣削条件,设计了探究插铣铝合金材料时铣削力系数与铣削速度的关系试验,即通过设计同种工况、不同进给率下,测量插铣不同台阶时的三向铣削力,辨识插铣不同台阶时的剪切力系数与刃口力系数,并根据Pearson相关系数探究铣削力与铣削速度、进给率、铣削深度的相关性。试验证明,每齿进给率和轴向切深均与铣削力高度相关,可以通过改变这两个铣削参数直接控制插铣加工中铣削力的大小,为后续插铣加工研究提供理论模型。同时,插铣铣削力系数中的切向刃口力系数与铣削速度高度相关,径向和轴向刃口力系数与铣削速度显著性相关,切向与径向的剪切力系数与铣削速度则相关性较差,轴向力的剪切力系数与铣削速度显著性相关,为进一步研究插铣过程的参数优化和物理仿真等一系列问题提供了理论依据和实际研究基础。

基于GA-BP-FA算法的多轴铣削残余应力优化

提出了面向多轴铣削GH4169的残余应力控制的GA-BP-FA多目标优化模型,运用遗传算法(GA)优化BP神经网络的初始权值和阈值,提升神经网络算法的收敛速度和预测精度。基于GA-BP算法建立了铣削残余应力预测模型,并分析了铣削工艺参数对残余应力的影响。以获得最小残余拉应力/最大残余压应力为目标,基于萤火虫算法(FA)对铣削工艺参数进行优化。研究结果表明,所建立的残余应力的GA-BP预测模型具有较高的预测精度,两个方向的平均误差分别为18.9%和16.7%。经FA算法优化后,所选参数阈内最优工艺参数为切削倾角Φ=85°,切削速度v=20 m/min,每齿进给量f_(z)=0.01 mm/z。优化后σ_(x)方向的残余压应力-463.43 MPa和σ_(y)方向的残余压应力-686.93 MPa。

螺旋缝埋弧焊管铣边机的应用与改进

介绍了铣边机在螺旋缝埋弧焊管生产中的发展和应用情况,详细分析现有铣边机结构在应用中存在的问题。针对这些问题以及铣边机的发展方向,提出了铣边机下托辊整体式调整、分体式仿形随动组合机构、重力和柔性防飞溅组合等改进方案,为部分国产铣边机的升级改造提供了可借鉴的有益思路。

半刀宽插铣冲击力有限元分析与实验研究

半刀宽插铣是一种常见的型腔加工方式,在顺铣切入和逆铣切出时由于刀—屑接触宽度突变会产生较大冲击,严重影响刀具使用寿命。通过有限元计算与实验相结合的方式,对半刀宽逆铣加工中的冲击力学行为进行研究。以40Cr合金钢为研究对象,建立半刀宽逆铣有限元计算模型,根据加工中刀—屑接触宽度与切削力的变化特点,以刀—屑接触宽度发生突变对应时刻的切向力表征冲击力,采用极差分析法与单因素分析法研究各切削参数对刀具冲击力的影响规律,并通过实验验证了模型的有效性。实验结果表明,仿真与实验冲击力的相对误差在10%以内,证明该有限元模型可用于半刀宽插铣冲击力预测和切削参数优化;冲击力与插铣步距和每齿进给量成正比,随着切削速度的增加,冲击力先增加后减小。

涂层刀具铣削HT350高强度氮型灰铸铁的磨损机理研究

为探究HT350高强度氮型灰铸铁的铣削性能,选用PVD涂层硬质合金刀具和CVD涂层硬质合金刀具对HT350高强度氮型灰铸铁进行铣削试验,对比研究两种刀具的磨损形貌,通过极差分析探究切削三因素对磨损带宽的影响,并对磨损区的元素分布进行了观测。结果表明:相同铣削用量条件下,PVD涂层刀具前刀面的磨损情况比CVD涂层刀具更严重,铣削速度V_(c)对刀具的磨损带宽影响最大,其次是背吃刀量a_(p),最小是进给量f_(z)。在低切削速度(V_(c)=100~200m/min)时,刀具磨损以磨粒磨损和黏结磨损为主;在高切削速度(V_(c)=200~250m/min)时,刀具磨损以扩散磨损和氧化磨损为主。PVD涂层中的TiAlN被氧化生成Al_(2)O_(3),同时Al_(2)O_(3)在加工过程中不断剥落,导致PVD涂层刀具的磨损情况更加严重。

基于PD-滑模耦合算法的压电智能薄板颤振抑制

针对工件柔性主导的薄壁件铣削颤振问题,提出了一种基于PD–滑模耦合算法的压电智能薄板颤振抑制方法。首先设计了只需位移测量的主动控制算法,基于滑模控制理论处理系统参数不确定性和外部扰动,通过动态补偿器对未知切削状态进行在线近似和补偿;为解决传感误差和系统时滞问题,在滑模控制器中进一步耦合了时空依变PD控制模型,借助ABAQUS仿真拟合控制参数时变函数;最后设计了一套薄壁件主动控制装置,试验结果显示采用主动控制可有效抑制薄壁件铣削颤振,验证了控制方法的可行性。

基于磁流变液的薄壁零件铣削技术研究

针对弱刚度、复杂形状的零件在切削夹紧过程中难夹持、易变形的问题,提出了基于磁流变液(MRF)的变刚度柔性辅助支承方法,以获得理想的加工质量。利用磁流变效应的快速、可逆及可控等特性,通过结构设计和磁路仿真,研制了用于薄壁曲面零件加工的磁流变自适应柔性辅助支承装置;建立了以加工形变最小为目标函数的优化模型,对该装置支承单元的数量和位置分布进行优化设计;搭建了铣削试验平台,通过对铣削信号进行测试分析,验证布局优化和励磁电流对加工质量的影响。结果表明,布局优化后的磁流变辅助支承装置随着电流的增加,可以有效地提高系统刚度,减小切削振动响应,改善加工质量。

镍基高温合金GH4169端铣加工表面形貌研究

研究镍基高温合金GH4169端铣加工表面形貌影响因素,对控制GH4169的加工表面粗糙度和提高GH4169加工质量有着重要意义。基于单因素端铣试验,探明了铣削速度、铣削深度、每齿进给量及铣削宽度对表面粗糙度和三维表面形貌的影响机理及规律。研究表明,对表面粗糙度的影响程度由大到小依次为每齿进给量、铣削宽度、铣削速度、铣削深度;加工表面呈现出纵横相间的纹理,且对表面纹理深度的影响程度由大到小依次为铣削速度、铣削深度、每齿进给量、铣削宽度;结合加工表面粗糙度与三维表面形貌选取最佳加工参数:铣削速度V=100 m/min,铣削深度t=0.1 mm,每齿进给量f_(z)=0.025 mm/z,铣削宽度a_(w)=5 mm。

TC4低压微弧铣削接触等效面积法加工特性研究

以钛合金Ti-6Al-4V(TC4)为研究对象,建立工艺特征参数(铣削深度、铣削宽度、电极直径)与铣削面积的数学模型,揭示了各特征参数与铣削面积的数学关系.开展电弧铣削实验,研究铣削面积对加工电流、加工质量和加工效率的影响.结果表明:特征参数的变化影响了材料蚀除速率,致使电弧放电能量发生变化,进而影响热影响层和重铸层的厚度;平均峰值电流、表面粗糙度和热影响层厚度与铣削面积呈正相关,而允许的最大进给速度与铣削面积呈负相关;直流电压20 V、铣削深度3 mm、铣削宽度2 mm、主轴转速1 000 r/min时,表面质量最佳,表面粗糙度29.31μm,热影响层厚88.24μm,材料去除率最大为4 996.2 mm^(3)/min.通过铣削面积的分析有助于后续电弧铣削加工工艺调控和优化.

基于卧式铣床铣长齿条的专用装置设计

在卧式铣床上进行长齿条加工时,由于横向行程不够,需要设计在卧式铣床铣长齿条专用装置,使铣刀杆方向与工作台纵向进给平行,以加工该零件上的长齿条。但现有铣长齿条专用装置,结构复杂,制作较难,安装不方便。为解决这一问题,根据加工的钻套零件形状特点,自行设计一种简易的只需箱体上端固定在铣床横梁的卧式铣床铣长齿条的专用装置。文章在分析设计要求基础上,介绍了装置总体结构、传动系统图和工作原理,介绍了主要零件设计要点并进行了计算,介绍了装置安装和齿条加工过程,分析了装置设计优点。

钛合金薄壁件铣削加工的颤振监测方法研究

钛合金薄壁件在铣削加工过程中的动态特性相对复杂,易出现颤振现象,严重影响铣削加工的质量和效率。为满足钛合金薄壁件的高效、高精度铣削加工,提出一种考虑加工动态特性的颤振识别方法,利用粒子群算法(ParticleSwarmOptimization,PSO)来优化变分模态分解(VariationalModeDecomposition,VMD)参数,实现对颤振现象的有效监测。最后利用仿真实验,证实所提出的检测方法具有科学性和有效性。

淬火态30CrNi2MoVA高强度钢高速铣削参数优化研究

运用三因素三水平的正交试验方案对淬火态30CrNi2MoVA高强度钢进行高速精密铣削实验,获得了铣削参数对于铣削力的影响规律以及高速切削机理;根据各铣削力实验结果建立指数型回归模型,并对其进行显著性分析;对铣削合力线性模型进行方差分析得到铣削参数对于铣削合力变化的显著性分析结果,显著性大小依次为轴向切削深度、每齿进给量、切削速度;应用田口法与极差分析法相结合,以铣削合力进行单目标的参数优化,获得了大致相同的最优铣削参数组合;通过计算证明了田口预测方法预测值与实验值的一致性。

PCBN刀片铣削QT450球墨铸铁的试验研究

为研究PCBN铣刀片铣削球墨铸铁的性能,采用陶瓷结合剂PCBN铣刀片(T-PCBN)和金属结合剂PCBN铣刀片(J-PCBN)进行铁素体球墨铸铁(QT450-10)铣削试验,对比研究两种铣刀片的铣削力、振动、磨损机理和使用寿命。结果表明:相同切削参数下,T-PCBN刀片的铣削力和振动小于J-PCBN铣刀片;两种刀片均存在黏结、扩散、氧化以及磨粒磨损,T-PCBN铣刀片主要的失效形式是崩刃,J-PCBN铣刀片的失效形式为磨损,直至达到磨钝标准;J-PCBN铣刀片的服役寿命远高于T-PCBN铣刀片。