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。

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。

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。

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。

飞机结构梁多轴铣削加工程序与工艺优化研究

为解决飞机结构梁铣削加工过程中容易产生变形的问题。针对飞机结构梁类的薄壁腔体难加工零件进行了加工工艺分析和流程设计,此类零件的毛坯残余应力是影响零件加工变形的重要因素,有效的应力释放可以提高零件的加工质量。对此利用UGNX软件进行了数控编程,并利用VERICUT软件进行仿真,以最大切削厚度为目标进行了切削参数优化,优化后的程序能够有效的提高加工效率,并且探讨了以保证加工质量目标的刀轨编程策略和方法,有效的解决了飞机结构梁铣削加工过程中产生变形的问题。

基于GA-BP与NSGA-Ⅱ的数控铣削参数优化研究

高效低碳制造是可持续发展的关键,而数控铣削作为常用的金属表面加工方法存在刀具寿命短、碳排放量高的问题。提出基于NSGA-Ⅱ的GA-BP多目标优化方法,通过分析不同加工参数条件下的数控铣削刀具寿命及碳排放数据集,建立GA-BP神经网络刀具寿命及碳排放预测模型。基于NSGA-Ⅱ算法建立以刀具寿命、碳排放量为目标的主体优化模型,调用构建的GA-BP神经网络模型作为目标函数进行优化求解,得到Pareto最优解集。对Pareto最优解集进行TOPSIS最优解决策,得到综合优化刀具寿命与碳排放量的加工参数组合。优化结果表明:该方法既可以对数控铣削刀具寿命及碳排放量进行准确预测,还可以对两者进行有效优化,对数控铣削参数优化具有一定的理论指导意义。

主轴热偏移特性检测与影响分析

主轴的热偏移误差直接影响数控机床的定位精度及加工质量。针对数控机床主轴温升及热偏移误差的测试问题,利用磁吸式温度传感器、激光测试仪对主轴温度变化与各方向热偏移误差进行测量,了解机床主轴实际工况,收集主轴温升数据及热平衡时间、主轴热偏移空间状态,分析主轴温升与热偏移误差随测试组数的变化关系。实验结果表明:主轴温升与测试组数的增加呈正比例关系,高转速最大温升12.65℃,明显高于低转速温升8.55℃;主轴各方向热偏移误差随温升而变大,其中高转速下误差变化更剧烈,高、低转速下的最大热偏移分别为35.37μm和15.26μm。本研究成果为以后探寻误差成因及优化补偿设计提供了数据支撑。

铝合金薄壁件铣削变形原因分析与控制方法

针对铝合金薄壁类零件的数控铣削变形难题,从零件原材料性能、铣削前后残余应力的分布、刀具和切削工艺参数的选择及不同精度工装的使用等方面进行分析,确定影响零件变形的主要原因。介绍当前的变形控制方法和国内外研究现状,为薄壁件数控铣削提供了理论依据和研究方向。

机械加工质量预测研究现状与发展趋势

机械加工质量预测是智能制造的重要组成内容,也是实现质量闭环控制的前提条件,对推动智能制造系统真正落地应用具有极其重要的作用.在对机械加工质量预测的历史进行简要回顾时发现,学者多将研究重点放在机床某一关键部件对加工质量影响的机理研究,却鲜见部件耦合影响的关联性研究.基于上述难题,本文首先剖析影响机械加工质量的7类要素,包括刀具几何参数、切削参数、切削液类型、热误差与热变形、数控机床零部件性能退化、切削颤振以及系统特性;随后,根据各要素数据种类和测量方式的不同,将机械加工质量监测与预测方法划分为4大类,包括机器视觉测量、功率测量、振动测量以及其他测量方法,并对各方法的技术特点、局限性和发展动态进行了阐述;最后,考虑各机械加工质量监测与预测方法的不足,指出材料切削机制研究、数据质量评估方法、面向工业现场数据库构建的标准以及质量预测信息的智能表征与可视化等方面可能是未来的发展趋势.

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。

理实一体化项目式教学法在中职课程教学中的应用与探索——以数控铣床编程与操作为例

随着教育理念不断革新与实践,许多先进的教育理念与教育方法运用到中职教育,其中项目式教学在中职课程教育中应用较为广泛,尤其是像中职数控铣床编程与操作类似的课程,需要做到理实一体化、工学一体化。文章从理实一体化项目式教学概述与意义出发,结合时代背景,对数控铣床编程与操作的现状与困境进行分析,并结合中职学生的学情特点和认知规律,探讨项目式教学在中职课程教学中的优势以及实施路径。