高效铣刀后刀面摩擦应力波传播与衰减特性

高效铣削加工过程中,受高频、断续切削载荷作用,铣刀与工件接触角度、姿态频繁变动,使得刀工界面相对摩擦力及其引起的应力波传播、衰减过程动态变化,导致高效铣削过程摩擦磨损、磨损寿命难以准确识别及预测。构建刀齿误差和铣削振动影响下的铣刀-工件动态接触关系模型,解算铣刀刀齿后刀面摩擦力,根据一维弦线理论,提出刀齿后刀面摩擦应力波传播距离、变化速率与衰减率的解算方法。结果表明,靠近刀尖处应力波峰值和变化速率更大,高效铣刀摩擦应力波衰减过程呈偏态指数型衰减。应力波解算方法的关联度验证结果表明,刀齿后刀面特征点能量与试验累积磨损深度的关联度大于0.8,验证了模型的准确性。

振动条件下铣刀切削过程物质信息流构建方法

振动条件下铣刀切削过程物质的传递转换关系是揭示其加工表面形成过程多时变性的关键。依据立铣刀、刀齿、工件之间物质能量的输入输出关系与立铣刀动态切削行为特性,构建铣刀切削过程的物质流结构,揭示各组元间的传递转换关系;利用铣刀、工件等不同物质载体的结构、运动及切削力等参数,定量表征物质流结构各节点的瞬时切削状态;构建物质流结构相邻节点的邻接矩阵,阐明相邻节点之间的传递关系;采用均方根值、峭度、主频与分形维数,揭示铣刀切削过程中物质信息流内部节点的动态特性。对物质信息流输入端、切削层节点及输出端进行试验验证。结果表明,该方法可揭示机床驱动下铣刀切削过程物质的传递与转换过程,为铣削工艺设计提供基础模型。

光学玻璃超声振动磨削亚表面损伤的试验研究

进行光学玻璃BK7超声振动辅助磨削试验,采用截面抛光法配合HF酸腐蚀法并通过扫描电子显微镜观测获得亚表面裂纹的最大深度,研究了主轴转速、磨削深度、进给速度和超声振动振幅对亚表面损伤裂纹最大深度的影响规律,分析了亚表面裂纹的几种形态及其成因。结果表明,随着主轴转速和超声振动振幅增大,磨削深度及进给速度减小,亚表面最大裂纹深度明显减小。超声振动的引入改善了磨削时的加工条件,对提高加工表面及亚表面的质量有一定帮助。

复杂工程问题解决能力培养中机械专业综合实践教学内容与组织

《综合实践》是开设在机械专业基础课和部分方向选修课之后的一门重要的培养学生创新动手与问题分析解决能力的实践类课程,但传统《综合实践》的教学内容规划难以对培养学生复杂工程问题解决能力和学生的毕业指标形成强有力的支撑。本文对机械专业综合实践内容进行重新规划,以模块化的方式将复杂工程问题的多个特征融入进实践项目中,并分析了其对于学生毕业指标的支撑情况,最后介绍了《综合实践》项目的组织与考核情况。

铣削钛合金加工表面形貌特征参数的预测

钛合金在铣削过程中受迫振动明显,刀—工接触关系不断变化,加工表面形貌特征参数难以预测,已成为制约加工表面质量进一步提高的瓶颈。针对铣削振动与加工表面形貌的非线性随机变化特性进行了切削钛合金试验,采用高斯过程回归法构建铣削振动作用下的加工表面形貌高斯过程模型。分析刀齿误差和铣削振动对加工表面形貌特征参数的影响规律,为以加工表面质量分布一致性为前提的铣削钛合金工艺设计提供参考依据。

高速铣刀差异化振动磨损形成机制及其控制方法

高速铣削过程中,受刀齿结构和误差的影响,铣刀多个刀齿的振动特性和与工件的动态接触关系有明显不同,由此导致的铣刀多齿振动磨损程度差异性明显,铣刀整体使用寿命下降已成为高速铣削加工亟待解决的问题。本文进行了高效铣削加工实验,提取铣刀振动时域/频域特征参数以及刀齿磨损宽度,采用改进的灰色关联法对铣刀振动特性与铣刀磨损的关联性进行分析。构建铣刀振动条件下刀齿—工件接触关系模型,揭示铣刀多齿切削振动差异化磨损特性及其形成条件,提出铣刀振动磨损的控制方法。结果表明,采用所提出的控制方法能够正确识别铣刀多齿振动磨损的影响因素,并对铣刀多个刀齿的差异化磨损实现有效控制。

Surface roughness prediction model in ultrasonic vibration assisted grinding of BK7 optical glass

Pre-knowledge of machined surface roughness is the key to improve whole machining efficiency and meanwhile reduce the expenditure in machining optical glass components.In order to predict the surface roughness in ultrasonic vibration assisted grinding of brittle materials,the surface morphologies of grinding wheel were obtained firstly in the present work,the grinding wheel model was developed and the abrasive trajectories in ultrasonic vibration assisted grinding were also investigated,the theoretical model for surface roughness was developed based on the above analysis.The prediction model was developed by using Gaussian processing regression(GPR)due to the influence of brittle fracture on machined surface roughness.In order to validate both the proposed theoretical and GPR models,32sets of experiments of ultrasonic vibration assisted grinding of BK7optical glass were carried out.Experimental results show that the average relative errors of the theoretical model and GPR prediction model are13.11%and8.12%,respectively.The GPR prediction results can match well with the experimental results.

基于高斯过程回归方法的钛合金铣削刀具磨损预测

通过钛合金材料切削试验,对铣削加工中切削参数对高进给铣刀刀齿后刀面最大磨损量的影响规律进行分析。采用高斯过程回归法建立了刀齿后刀面最大磨损宽度的预测模型,并进行试验验证。预测结果与试验结果吻合程度较高,验证了预测模型的有效性,为钛合金铣削刀具的磨损预测提供了理论方法和试验依据。

铣削振动条件下加工表面形貌及其分布变化特性

高效铣削过程中,铣刀刀齿切入引起的冲击会导致刀齿、后刀面和切削刃的姿态发生偏置,导致铣刀与工件的接触姿态发生改变,上述因素在冲击和振动动态条件下使加工表面形貌特征及其分布具有时变性。当加工条件发生改变时,工件不同位置处加工表面形貌特征及其分布发生变化。而已有的表征方法不能准确描述已加工表面形貌变化特性,导致表述不够全面。本文首先进行高效铣削加工实验,提出铣刀刀齿误差度量方法,表征铣削振动行为特性。识别提取已加工表面形貌峰高、谷底之间的轮廓特征点,对已加工表面形貌进行表征;识别铣削振动时段,提取铣削稳定时段振动信号,获取铣削振动对加工表面形貌变化特征函数影响特性。