CFRP微钻孔进给速度影响实验及表面质量验证

关于碳纤维增强复合材料(CFRP)制孔多采用常规钻削技术,表面质量达不到要求。为此开展CFRP微钻孔进给速度影响实验测试分析,并对钻削表面结构开展综合验证,为提高制孔品质以及改善制孔质量都奠定了可靠基础。研究结果表明:为了防止因切削热量造成的刀具结构破坏和壁部损伤,设置进给速度5 mm/min是比较合理的。在设置2 500 r/min与5 mm/min进给速率下达到了最大轴向力4.5 N,增加进给速度会促进层合板轴向力增大。增加进给速率后,有利于孔面纤维层发生更大程度脱落。出口孔壁表面形貌表现出来很高的光滑性,验证微钻孔设计的准确性。该研究为提高制孔品质以及改善制孔质量都奠定了可靠基础。

基于节理岩石的双刃滚刀贯入度和进给速度优化

为研究双刃滚刀对节理岩石的适用性,采用ABAQUS仿真软件对其破岩过程进行研究仿真。仿真过程中采用修正的Drucker-Prager岩石模型,研究双刃滚刀切入节理岩石的贯入度和进给速度等参数对切削过程中破岩效率的影响,通过岩石的破损量、最大塑性变形及破岩的比能耗等分析破岩结果。本文采用的岩石与节理的模型参数为节理间距70mm,节理厚度10mm,节理倾角为45°。研究结果表明:节理处破损情况较岩石更明显,最佳贯入度为12.5mm,最佳进给速度为250mm/s。该研究结果可以对节理岩石盾构施工中刀盘的转速和刀具侵入岩石深度参数设置提供参考。

数控机床进给速度对定位精度影响的研究

为提高数控机床定位精度,分析进给速度对定位精度的影响,在自主开发数控系统平台上设计实验并研究补偿算法。实验测试在常用的加工速度段内分别通过通过激光干涉仪和球杆仪测量数控机床有无误差补偿手段情况下的定位精度情况,验证补偿算法的有效性。结果表明,不同进给速度对定位精度存在影响,所采用误差补偿方法能一定程度提高机床定位精度。

两种刀具下进给速度对ER8车轮表面完整性的影响

研究了菱形和Φ25硬质合金两种刀具下进给速度对ER8车轮表面完整性的影响,并用X射线残余应力仪、硬度仪、扫描电子显微镜和三维表面轮廓仪检测不同进给速度加工车轮轮缘的残余应力值、硬度值、表面微观形貌及粗糙度值。结果表明:在进给速度从0.05 mm/r增加到0.1 mm/r,再增加到0.2 mm/r的过程中,菱形刀片加工后产生的残余应力值分别增长了179%和164%。在进给速度从0.2 mm/r增加到0.4 mm/r的过程中,Φ25硬质合金刀片加工后产生的残余应力值增长了397%。两种刀具加工后的硬度值在200~300 HV之间。在相同进给速度下,菱形刀片加工后的表面纹理宽度和深度均比Φ25硬质合金刀片加工后的表面纹理宽度和深度要大,且进给速度越大,纹理宽度和深度相差越大。

圆柱工件变锯深工况下恒定锯切力约束多目标进给速度优化方法

针对国内金属锯切过程中,变锯深工况下带锯床加工效率低、加工振动大的问题,提出基于恒定锯切力约束的进给速度优化方法。基于锯切力动力学模型,以提高圆柱零件加工效率和降低最大锯切力为优化目标,以恒定锯切力范围、临界锯切力、机床进给速度、机床功率为约束条件,建立进给速度优化模型,并采用基于精英控制的非支配排序遗传算法(NSGA-II算法)对锯切过程中的进给速度进行优化。实例验证了恒定锯切力约束的进给速度优化模型的有效性,达到了恒定锯切力约束目标,提高了加工效率,降低了最大锯切力。最后,通过ANSYS有限元分析软件对锯条的瞬态响应进行动力学分析,验证了变进给速度锯切的加工稳定性。

环件冷辗扩芯辊进给速度规范设计

针对环件冷辗扩的特点,结合环件冷辗扩机的工作原理,提出了四种不同的芯辊进给速度设计规范。以矩形截面为分析对象,根据进给速度为常数、每转进给量为常数、环件外径增长速度为常数和随动导向辊圆心的旋转速度为常数这四种控制条件,提出了芯辊进给速度设计方法,推导出了直径的增长规律。根据试验数据,以Abaqus为平台,模拟了四种进给速度规范下的辗扩过程,分析了冷辗扩力和环件成形的圆度变化规律。总结了四种设计方案的优缺点,提出了在不同辗扩阶段采用不同的进给规范的设计思路,以期能为环件冷辗扩的工艺和控制设计提供新的理论依据。

连续多类型曲线段进给速度前瞻规划

为解决由直线、圆弧与参数曲线形成的多类型曲线段混合插补过程中的进给速度前瞻规划问题,提出一种连续多类型曲线段进给速度前瞻规划算法。该算法以预读的加工路径作为进给速度规划单元,通过曲线段划分生成连续多类型曲线段;根据插补几何误差与机床动力学参数建立段间衔接点进给速度约束;使用三次多项式型进给速度曲线,利用解析法精确计算各曲线段在曲线长度约束下的进给速度参数,以充分发挥机床的动力学性能;使用回溯重规划策略进行全局规划,实现段间速度连续性;通过进给速度规划残差补偿策略降低残余长度、提高终点精度。实例分析表明,该算法能显著提高终点精度、生成平滑的进给速度曲线、降低加工时间。通过加工实验验证了该算法有效、可行,并能充分发挥机床的动力学性能。

大型叶片五坐标数控加工进给速度优化

针对大型叶片数控加工中存在加工余量分布不均匀的现象 ,本文在建立叶片毛坯曲面模型的基础上 ,提出了一种基于恒切削量的进给速度优化算法 ,在计算刀位轨迹、生成 NC代码的过程中实现了进给速度的优化。实践表明 ,这种方法能够提高大型叶片的五坐标数控加工效率 ,降低刀具磨损 ,改善叶片表面加工质量。

基于铣削力仿真的离线进给速度优化技术

为提高数控加工效率和改善加工质量,针对数控铣削加工参数优化问题,以球头刀具为研究对象,提出基于铣削力仿真的离线进给速度优化方法。提出的方法通过建立各个加工工序相应的铣削力优化目标模型,采用铣削力仿真的手段,预测数控铣削加工中产生的瞬时铣削力,根据各个加工工序建立的铣削力优化目标控制加工过程中瞬时铣削力的变化,以提出的给定最大铣削力、给定参考铣削力和给定铣削力范围方法对各个工序进给速度进行优化。给出了各进给速度优化方法的具体实现步骤,进给速度优化后自动修改NC(Numerical Control)程序反映优化结果。应用实例证明了提出的基于铣削力仿真的进给速度离线优化算法的有效性。

芯辊进给速度对环件冷轧工艺的影响规律

环件冷轧是一种先进的塑性加工工艺,而其中芯辊的进给速度对环件冷轧工艺有重要影响。本文针对环件冷轧工艺的特点,以数值仿真法为主要研究方法,以有限元分析软件ABAQUS为平台,利用弹塑性动态显式有限元法对环件冷轧变形过程进行了三维数值模拟,研究揭示了矩形截面环件开式冷轧工艺中总压下量不变时芯辊进给速度对轧制力、轧制力矩和环件轴向宽展的影响规律,并分析了进给速度与环件咬入之间的关系。结果表明:进给速度相对较小时,环件的宽展以及鱼尾形状系数随进给速度的增大而急剧减小,端面变得平整;当进给速度进一步增大时,环件宽展以及鱼尾形状系数变化不大;进给速度对鱼尾形状系数的影响主要取决于进给速度对环件外层附近金属的轴向流动的影响;随着芯辊进给速度的增大,轧制力和轧制力矩也相应增大,因此对轧环机力能参数的要求也提高;芯辊进给速度的增大不利于环件的咬入。

非均匀有理B样条曲线直接插补进给速度规划

在非均匀有理B样条直接插补算法中,为了提高插补实时性、克服前瞻规划算法的缺点,提出了基于进给速度预处理曲线的进给速度规划方法。该方法在插补前,通过建立进给速度预处理曲线来取代非均匀有理B样条曲线实时插补进给速度规划的前瞻算法。在速度规划过程中,为了防止进给加速度和加加速度超过机床性能要求,在曲线曲率变化较大的区域,采用基于逐点比较计算的方法规划每个参数点处的进给速度。通过MATLAB仿真表明所提方法具有较高的加工精度、良好的进给速度平滑效果和实时插补性能。

多坐标曲面加工中进给速度的优化控制

介绍了基于曲面ＣＮＣ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌ）直接插补方式的多坐标曲面加工中进给速度的控制原理．综合考虑刀具相对零件表面切削进给速度的恒定，曲面形状引起的各运动轴速度及其变化率不超过伺服驱动能力，以及机床在启动、停止和速度变化时的平滑加减速运动控制等因素，实现了进给速度的合理确定与控制，可有效提高曲面加工质量和加工效率．

飞秒激光进给速度对TiC陶瓷微孔加工的影响

采用螺旋打孔技术,在不同的激光进给速度下在TiC陶瓷上加工了微孔。用扫描电子显微镜分析了微孔形貌,利用能量色散谱仪研究了激光加工前后材料化学成分的变化,并结合X射线光电子能谱术(XPS)讨论了材料化学键的变化,探讨了利用飞秒激光加工TiC陶瓷过程中材料的去除机理。结果表明:所得到的微孔具有较好的形貌特征,孔边缘没有出现明显的微裂纹。微孔入口圆度达98%以上,入口直径略小于出口直径。激光进给速度对入口处孔边缘的微观形貌影响较大。进给速度较低时,激光切蚀区域出现平行的条纹状周期结构,随着进给速度的增加,表面以混沌的颗粒状结构为主。在较低或较高的进给速度下,重铸层都会出现更为剧烈的氧化现象,实验显示最佳的进给速率应在6.4μm/s左右。XPS分析显示材料的去除主要是通过多光子吸收,在加工过程中发生Ti-C键的断裂产生的Ti离子被氧化后会生成TiO2和Ti2O3。

基于有限元数值模型和进给速度优化的薄壁件侧铣变形在线控制

为实现在加工过程中对薄壁件侧铣产生的较大切削变形进行在线控制,提出基于有限元数值模型和进给速度优化的在线控制策略。根据薄壁件切削过程的有限元仿真结果,建立数控机床进给速度、切削力、工件切削变形间的数值模型,进而确定用于控制变形的最优目标切削力。在具有开放式模块化的数控系统平台上开发了切削力信号实时采集、滤波功能和基于Brent-Dekker算法的进给速度在线优化策略,并根据滤波后的切削力及相应算法在加工过程中实时调整机床进给速度,保证切削力逐渐接近最优控制目标而实现切削变形的在线控制。试验结果表明,经过进给速度在线优化后的切削过程可将薄壁件侧铣变形控制在规定范围内,同时提高了切削效率。

基于连续捷度的进给速度规划算法研究

针对大多数S形速度规划,常数捷度由于阶跃变化会引起机床的冲击和振动,给出了基于连续捷度的进给速度规划算法。首先对加工轨迹分段,然后根据每一段的距离、起始速度和终点速度进行基于连续捷度的速度规划。加加速与减加速阶段、加减速与减减速阶段的时间分别相等,且关于捷度、加速度和速度的表达式也相同。这种速度规划解析表达式简单,计算效率高,能满足实时性要求。最后通过仿真试验验证了该速度规划算法的有效性。

基于Pro/E的多轴联动数控加工进给速度控制技术研究

多轴联动数控加工进给速度对零件加工质量与刀具磨损有重要影响。首先分析了多轴联动数控加工进给速度的特点,研究了进给速度控制技术与进给速度后置处理方法,并以Pro/E为平台实现了某型号零件多轴联动数控加工。加工实例表明,提出的进给速度控制技术和NC程序后置处理方法可有效保证零件加工质量。

空间凸轮数控加工进给速度修正及编程

推导了空间凸轮数控加工中不同联动控制场合刀具实际进给速度和编程进给速度的关系，分别结合圆柱凸轮和弧面齿轮数控加工中的特点在编程中对进给速度进行修正，使刀具实际进给速度保持均匀，从而使凸轮加工质量明显提高。

带旋转运动多坐标联动数控加工的进给速度控制

针对数控系统对待加工程序中F指令的两种方式 ,文章给出了刀具相对于工件的实际位移、当量位移的计算公式 ,并推导出了带有旋转运动多坐标联动数控加工时刀具实际进给速度和编程进给速度(或进给率 )的关系 ,具有很好的应用价值。

轴对称非球面加工进给速度控制技术研究

本文根据轴对称非球面的加工误差特性 ,通过分析轴对称非球面磨削加工中砂轮磨削线速度、进给速度对加工精度影响的条件 ,提出控制砂轮进给速度使轴对称非球面工件各点磨削量均匀的方法。该技术避免了传统加工方法中原理上固有的磨削量差异缺陷 ,提高了系统的加工精度。研究结果表明 :进给速度控制方法针对轴对称非球面加工中常用的平面砂轮、圆弧砂轮、球面砂轮 ,均得到了良好的控制效果 ;采用新方法的数学模型更接近于理论计算轨迹 ,可以进一步提高工件的加工精度 ;新方法进给速度由外沿加工至中心部分 ,进给速度逐渐加快 ;并且变化率也逐渐增大。

多轴联动加工进给速度及其后置处理

研究了多轴联动加工进给速度的计算原理 ,着重探讨了MasterCAM系统中对四轴联动加工进给速度的后置处理。