刀具几何参数对GFRP复合材料切削力的影响仿真研究

玻璃纤维增强复合材料(GFRP)两相材料属性相差迴异,加工难度大。利用有限元仿真软件对玻璃纤维增强复合材料进行了研究,分析了刀具几何参数与切削力之间的关系。结果表明:当刀具前角由3°增大到12°时,切削力下降,但当前角由12°增大到15°时,切削合力和主切削力有微小上升趋势;当刀具后角从2°增加至12°时,切削力呈现下降趋势,从12°增加至22°时,切削力呈现增大趋势;当刃口半径由0.05mm增加至0.4mm时,切削力减小,刃口半径从0.4mm增加到1.2mm时,切削力增加。仿真得到的最合适刀具几何参数分别为前角12°、后角12°和刃口半径0.4mm。

基于ABAQUS的刀具几何参数对铣削HT250铸铁变截面涡旋盘的影响

由于变截面涡旋盘加工比较复杂,且加工精度要求高,需考虑刀具几何参数。开展HT250铸铁变截面涡旋盘高速铣削仿真,研究刀具几何参数对其的影响,并通过试验加工出变截面涡旋盘实体;构建由三段基圆渐开线组成的变截面涡旋盘数学模型,建立三维铣削模型和简化后的二维铣削模型,基于ABAQUS软件分析加工时刀具前角、后角和钝圆半径对铣削力和铣削温度的影响规律,得到不同刀具几何参数的铣削应力云图和铣削温度分布云图。通过刀具几何参数对变截面涡旋盘铣削力和铣削温度影响规律的研究,为选择合理的刀具几何参数提供依据和参考,便于提高变截面涡旋盘加工精度。

正交试验法在刀具几何参数优化中的应用研究

首先,基于AdvantEdge金属切削有限元仿真软件建立三维铣削模型并设计三水平四因素正交试验方案,采用K系列硬质合金整体圆柱立铣刀对钛合金材料Ti6Al4V进行铣削仿真加工,得到不同刀具几何参数在设定加工条件下的接触面应力时间历程曲线。然后,利用综合平衡法,分析刀具几何参数在多因素条件下对铣削力和刀具切削温度的主次影响,初步选定最优铣削方案。最后,采用方差分析法对最优方案进行验证,并逐一分析刀具各因素在单一变化条件下对铣削力和刀具切削温度的影响。

刀具几何参数对钛合金铣削力和表面完整性的影响

针对TC18钛合金铣削过程,采用正交试验研究了硬质合金刀具几何参数对铣削力和表面完整性的影响,建立了铣削力经验模型,并分析了铣削力对刀具前角、后角和螺旋角的绝对灵敏度和相对灵敏度;采用田口法分析了刀具几何参数对表面粗糙度和表面残余应力的影响。结果表明:大前角、小后角、大螺旋角的条件下铣削力较小,铣削力对刀具螺旋角的变化最敏感,对后角次之,对前角最不敏感;铣削表面均为残余压应力,刀具螺旋角对表面粗糙度的影响显著,刀具后角对表面残余应力的影响显著。

车削刀具几何参数低碳优化建模与求解

为了实现车削加工过程的低碳化并提高加工质量,在分析车削加工过程中能耗特征及切削温度与刀具几何参数之间关系的基础上,以刀具前角和主偏角为优化变量,考虑加工过程机床设备和加工质量等约束,建立了车削加工刀具几何参数低碳优化模型;针对所建模型,提出一种基于改进的自适应遗传算法的优化求解方法。实例分析表明,以低碳排放为优化目标、以切削温度为约束条件优化车削刀具几何参数,可使碳排放和切削温度比原刀具参数分别降低12%和17%。所建模型和方法可为制造企业优化选择刀具几何参数降低碳排放提供理论方法支持。

基于机器视觉的刀具几何参数测量技术

在金属零件加工过程中,加工刀具不可避免的产生磨损。如不能及时采取措施,将产生很大的加工误差。把基于计算机图像处理的机器视觉技术引入到刀具参数测量中,提出利用计算机视觉代替人眼对刀具参数进行自动测量的方法,并在Delphi平台上开发了一种专用测量软件系统,利用图像预处理和边缘检测等处理技术,实现了刀具几何参数测量的自动化。应用结果表明,基于机器视觉的刀具几何参数测量系统克服了人工测量所造成的各种误差,重复测量精度达到2μm,大大提高了测量精度和效率。

基于机器视觉的刀具几何参数测量技术

为了适应金属切削刀具理论研究和生产实践对于刀具几何参数快速、准确在线测量的要求 ,在Lab VIEW平台上开发了基于机器视觉的刀具测量系统 ,利用边缘检测、亚像素精度等图像处理技术 ,实现对车刀各参考平面内的主要几何参数的非接触测量。测量结果表明 。

刀具几何参数检测装置的光学系统设计

对刀具几何参数检测装置的光学系统进行了深入的研究与分析,并设计出一套测量精度为的光学检测系统。该光学系统分为成像系统和照明系统两部分,并分别利用远心光路和柯勒照明方式对其进行了详细地设计。该光学系统的研制成功,能够大大提高刀具检测装置的测量精度,具有良好的工程应用价值。

基于亚像素边缘检测的刀具几何参数测量

为了提高刀具几何参数图像测量精度,基于矩法理论,提出了一种亚像素边缘检测算法。该方法的基本思想是采用灰度空间矩,将图像边缘特征离散为亚像素级特征点,并用Matlab实现图像的处理。实验证明,基于亚像素特征点提取检测的刀具几何参数具有较高测量精度,且计算量小,具有很好的抗噪性能。

金刚石刀具几何参数对已加工表面残余应力的影响

针对微米级切削深度的超精密车削中金刚石刀具几何参数对已加工表面残余应力的影响,采用有限元的方法,建立超精密车削的有限元仿真模型,对硬铝合金的超精密车削过程进行模拟。对车削过程的切削力和切削温度进行分析。采用不同的刀具几何参数进行有限元仿真,得到刀具前角、后角和钝圆半径对已加工表面残余应力的影响和分布规律,为超精密车削中残余应力的控制提供仿真依据。

刀具几何参数对刀具可靠性影响的研究

合理选择刀具的几何参数对提高刀具的可靠度起着重要的作用。通过切削力这个中间媒介 ,建立了刀具几何参数与刀具可靠度之间的关系 ,提出了刀具内最大拉应力超过刀具材料临界疲劳应力作为刀具失效的判据 ,设计了一组正交试验 。

基于图像处理的刀具几何参数测量技术研究

采用图像预处理和边缘检测等图像处理技术自动测量刀具的长度、直径、圆角半径和两个刀刃的角度,利用Delphi平台上开发的基于图像处理的测量软件可以在瞬间检测出刀具几何参数,实现了刀具几何参数测量的自动化。针对刀具的边缘轮廓形状特征,运用了二值化、中值滤波、边缘检测、轮廓提取和参数提取等图像处理技术。使用高分辨率CCD摄像设备并配备光学放大系统,可实现对高精度和微小刀具几何尺寸参数的测量。满足刀具测量的精度高、自动化程度高、重复性好等要求。

基于刀具几何参数的薄壁叶片切削力预测方法研究

切削力是影响刀具耐用度和被加工表面质量的重要因素,其中刀具几何角度在金属切削加工过程中对切削力的大小影响很大。以汽轮机薄壁叶片为研究对象,在ABAQUS的基础上,研究金属模拟过程中的关键技术,提出薄壁叶片的铣削加工模拟模型;在此基础上对刀具几何角度进行了单因素和多因素正交模拟实验分析,建立了刀具几何参数的切削力经验模型。实验证明:切削力有限元模拟值与切削力实验测试值大体一致,所得结果基本有效。

平头螺旋刃立铣刀切削力预报模型的建立与数值仿真(一)——刀具几何参数对铣削力的影响

铣削力对刀具变形、工件变形、刀具寿命、加工表面质量均有重要影响,是计算切削功率,设计和使用机床、刀具、夹具和优化加工工艺不可缺少的依据,并直接影响切削热的产生。由于缺乏精确的切削力信息,在生产车间实际加工中通常采用较保守的加工条件,致使加工效率降低和生产成本提高。因此建立可靠的切削力预报模型,在实际加工之前预测出切削力对合理选择切削用量、刀具几何参数、优化数控程序等均具有重要意义。本研究分为两部分:其中PartⅠ建立了平头立铣刀的机械力学模型,该模型将切削力的剪切效应与犁切效应明确分开,提高了切削力预测精度,PartⅠI部分应用该模型研究了刀具几何(包括螺旋角、刀具刃数)对铣削力的影响。通过钛合金TC11的铣削实验对该模型进行了验证,结果表明,实测铣削力与预测值吻合较好。

刀具几何参数对圆柱类零件加工精度的影响

主要分析了数控车削加工中刀具刀尖圆弧、主偏角对各类零件表面加工精度的影响并提出了相应的措施。为在数控车削加工中正确地选择加工工艺、选择刀具参数和编制加工程序提供了依据,为在实际生产中提高零件加工精度提供了保证。

超声铣削刀具几何参数对声学系统稳定性影响的实验研究

为了解决复合材料不易加工的难题,在保证加工质量的同时,提高刀具耐用度和加工效率,对一种超声铣削复合材料的新方法进行了实验研究,研究了刀杆的长度和直径、刀杆端部铣削平台和开槽对声学系统谐振频率、反谐振频率、振幅等的影响规律。结果表明,刀具几何参数的变化对声学系统的稳定性具有重要影响。

刀具几何参数光学测量系统设计与分析

设计了一套用于刀具几何参数精密测量的光学检测系统.该系统利用物方远心光路、柯勒照明等手段对刀具检测仪器中的传统光学成像方式进行了改进,保证了被测刀具成像精度.通过光学计算和误差分析,系统测量误差小于±1.4μm.将该套装置应用到刀具几何参数的测量仪器中,实验测试数据表明仪器的测量精度达到±2μm.

刀具几何参数对CFRP材料铣削力的影响

为了提高CFRP材料铣削加工时的刀具寿命,优化此类零件加工时的刀具结构,设计了刀具几何参数(前角、后角、螺旋角)与CFRP材料铣削力之间的正交试验,得到了刀具几何参数对CFRP材料铣削力的影响规律。结果表明:刀具几何参数对X向切削力的影响程度由大到小依次为:前角、螺旋角、后角;对Y向切削力的影响程度由大到小依次为:前角、后角、螺旋角;对Z向切削力的影响程度由大到小依次为:螺旋角、后角、前角。当刀具前角增大时,三向切削力F_x、F_y、F_z整体呈减小趋势,而且减小的幅度相差不大;当刀具后角增大时,F_x和F_z先减小后增大,F_y一直减小;当刀具螺旋角增大时,F_z迅速升高,但F_x和F_y缓慢减小。

氧化锆陶瓷车削刀具几何参数的多目标优化

通过氧化锆车削试验测得切削力和刀具磨损量,以工件材料去除量与刀具磨损量的比值作为刀具利用率的量化指标.采用粒子群算法改进BP神经网络,并以此对单因素试验值进行训练预测.采用最小二乘拟合,建立刀具利用率和切削力关于各刀具几何参数的一元模型,以相关系数检验模型的可靠性.基于一元模型,分别提出了刀具利用率和切削力关于刀具几何参数的多元模型.利用粒子群算法结合正交试验值对多元模型进行优化求解,并通过验证试验证明了多元模型具有较高的精度.将多元模型作为目标函数,以刀具利用率最大和切削力最小为优化目标,基于粒子群算法进行了刀具几何参数的多目标优化,验证试验结果表明优化得到的刀具几何参数是合理的.

7075-T651铝合金铣削参数与刀具几何参数的多目标同步优化方法

目的降低铣削力和铣削热,以减小7075-T651铝合金工件的加工变形,并提高金属去除率。方法提出一种面向2类参数(铣削参数和刀具几何参数:转速、进给量、径向切深、轴向切深、前角、后角)旨在实现多个目标(铣削力、铣削温度和金属去除率)同步优化的方法。基于偏最小二乘法回归模型和7075-T651铝合金工件铣削有限元仿真模型,建立关于2类参数的铣削力、铣削温度及金属去除率的函数关系,并采用8种典型多目标优化算法进行求解。结果通过Pareto前沿曲面的可视化和HV性能指标,筛选出适合解决本文问题的优化求解算法,获得的部分铣削参数,转速为5966.30 r/min,进给量为0.08 mm/z,径向切深为4.53 mm,轴向切深为4.99 mm。刀具几何参数分别为前角17.95°、后角2.00°,此时对应的铣削力为232.12 N、铣削温度为22.56℃、金属去除率为33.08 mm^(3)/min。结论上述优化结果可实现较低铣削力和铣削温度以及较高金属去除率等综合控制目标,对7075-T651铝合金工件铣削加工时降低工件变形量和提高加工效率等方面具有实际应用价值。