基于深度学习的TC32钛合金BTA深孔钻削容屑系数和切屑形态研究

在钛合金深孔钻削过程中,由于其难加工性经常会存在刀具磨损严重、排屑困难和内孔表面质量差等问题。为了获得具有良好内孔表面质量和切屑形态的钛合金深孔类零件,以新型钛合金TC32为研究对象,在不同工艺参数下基于深度学习和BP神经网络进行了TC32钛合金的容屑系数预测和加工试验验证。研究结果表明:预测模型的决定系数R 2为0.921,拟合程度和精度较高,预测性能良好;当进给量为0.08 mm/r、主轴转速为435 r/min时容屑系数为5.6,切屑形态以C形屑和短带状屑为主,排屑顺畅且加工过程稳定。

GH4169深孔结构的BTA扩孔钻钻削试验与仿真研究

为解决镍基高温合金GH4169深孔结构扩孔加工时刀具磨损严重、切削负载大、钻削温度等问题,开展深孔钻削试验和钻削仿真研究,研究扩孔钻刀片的磨损机理及刀片前角、后角和刀尖圆弧半径对钻削力和钻削温度的影响规律。结果表明:深孔钻削GH4169时BTA单齿扩孔钻刀具表现为前刀面磨粒磨损和涂层脱落,后刀面磨损量小且沟痕较轻微,主切削刃存在明显边界磨损,圆弧刃发生刃口破损失效。在所研究范围内,轴向力和扭矩改变对趋势影响不大,但稳定钻削时波动幅度会随前角的减小或后角的增加而减小,刀尖圆弧半径接近进给量时波动幅度最小。刀尖处最高温度均随前角、后角和刀尖圆弧半径的增加而升高,后角对温度的影响最明显;刀尖圆弧半径对温度场分布的影响最大,随其增加会使刀尖温度较高温度区域扩大,加快热量传递速率。前角在0°~2°、后角在10°~12°内增加,刀尖圆弧半径为0.5 mm时,刀具稳定钻削时波动幅度较小,有利于降低钻削力和钻削温度,提高刃口强度。

空心车轴错齿BTA深孔加工的切屑形态分析

以DZ2材料TTA-J404型动车车轴深孔加工为例,对错齿BTA深孔钻削技术进行了测试验证,对切屑进行了深入的分析,确定合理的切削参数,指导企业选择正确的深孔加工工艺,对企业正常运营生产及我国高速列车零部件国产化进程都具有一定的指导和创新意义。

错齿BTA深孔钻导向条与孔壁接触状态仿真研究

分析BTA深孔钻削工作原理与受力特点,采用ANSYS软件建立了错齿BTA钻头导向条与孔壁之间的有限元接触分析模型,通过静力学仿真分析,获得了钻削过程错齿BTA深孔钻头导向条与孔壁实际接触状态,研究了接触应力和接触区域随导向条位置角的变化规律。结果表明仿真所获得的接触区域与实际钻削过程导向条的磨损图基本一致,导向条与孔壁的接触主要集中在导向条前端很小的区域,导向条位置角对接触应力与接触区域具有重要影响,通过对导向条位置角的优化可以很好地改善接触状态,为错齿BTA深孔钻头的优化设计提供了依据。

基于人工神经网络BTA钻削时表面粗糙度的预测

为解决深孔加工中表面粗糙度在线检测困难这一问题,提出一种基于BP神经网络的表面粗糙度在线辨识方法,并以BTA钻削为例,建立表面粗糙度BP神经网络在线辨识模型,并将其引入钻削加工领域。该模型能方便地预测钻削加工参数对加工表面粗糙度的影响,有助于准确认识已加工表面质量随切削参数的变化规律,为切削参数的优选和表面粗糙度的控制提供了依据。实验和仿真结果表明,基于BP神经网络模型能够很好地预测表面粗糙度,对提高加工表面粗糙度具有一定的指导意义。

基于进化神经网络BTA钻削表面粗糙度的在线预测

表面粗糙度是表面加工质量的重要指标之一,影响零件的使用寿命,因此在线预测表面粗糙度具有重要意义。由于BP神经网络的算法本身存在容易陷入局部极小值、收敛速度慢和全局搜索能力弱等缺陷,故采用遗传算法优化BP神经网络的结构和初始参数并设计基于进化神经网络的学习算法,建立BTA钻削在线预测的神经网络模型。仿真和实验结果表明,进化的BP神经网络能够很好的预测表面粗糙度,克服了BP神经网络容易陷入局部极小值的问题,为BTA钻削的研究提供了新的思路。

BTA深孔加工中流体力引起的钻杆涡动的研究

分析了BTA深孔加工中钻杆和工件内孔壁间由于切削液的存在而引起的旋转钻杆涡动问题。首先以非线性形式给出了钻杆旋转时受到的切削液反作用力,然后建立了有流体力作用时钻杆运动的数学模型,分析了切削液引起的钻杆涡动和失稳的力学机理与条件,证明了失稳的主要原因是自激振动,而激振力引起的次谐振是次要原因。通过分析失稳与钻杆运动参数的关系,得出了对生产实践有指导意义的切削用量选择准则,理论分析结果与实际生产中使用的数据一致。

BTA深孔钻杆振动主动控制实验研究

为减小BTA深孔钻削加工过程中钻杆振动对刀具寿命和工件加工精度的影响,开发了一种钻杆振动主动控制系统。所设计的超磁致作动器(GMA)能够满足钻削振动高频响和高精度的控制要求。在系统总体设计的基础上分别对钻杆振动模型和作动器动力学特性进行了分析,建立了传递函数模型。利用MATLAB软件对PID算法控制系统进行仿真,最终通过实验验证了所设计的振动主动控制系统对钻杆振动抑制的有效性。

BTA深孔钻切削过程实验研究

通过BTA深孔钻削加工过程的实验,探讨了其切削机理,主要研究了BTA钻头切削部几何角度和切削用量对切屑变形的影响。实验结果显示,中心切削刃切下的切屑变形最大,各切削刃对切屑变形的影响趋势基本相同。本实验研究丰富了深孔加工的切削机理,为优化深孔加工的切削参数奠定了基础。

BTA深孔钻削EA4T钢的屑形研究

通过深孔钻床加工同批次空心车轴试验,研究错齿BTA深孔钻在不同切削参数(切削速度、进给量、切削液流量及压力)下的切屑形态对排屑效果的影响。由试验可知:当切削速度为80m/min、刀具进给量为0.2mm/r、切削液压力达到2.8MPa、切削液流量控制在90L/min时,加工后所产生的C形屑是深孔钻削排屑过程中的理想屑形。

基于神经网络的BTA刀具磨损量预测

用单齿BTA刀具进行深孔钻削时,刀具磨损通常以刀齿后刀面磨损为主。本文提出一种基于人工神经网络的后刀面磨损值预测方法,采用试验设计的方法进行BTA钻削试验,通过万能工具显微镜来测量刀齿后刀面的磨损值,得到训练样本。通过有限的训练样本建立关于切削速度、进给量和轴向力的刀齿后刀面磨损量的预测模型,然后运用MATLAB进行仿真与计算。试验和仿真结果表明,该模型能有效预测刀齿后刀面磨损值,为减少刀具磨损提供了依据。

深孔加工中BTA刀具钻削温度场与磨损的研究

利用Pro/E创建了多刃错齿BTA刀具模型,并采用DEFORM-3D大型商业有限元分析软件对钻削过程进行仿真模拟,模拟分析了钻削过程中BTA钻刀齿温度变化及温度场分布情况。通过数码显微系统实施观察,得到各切削刃的磨损状况。为提高钻削加工质量和完善刀具制作工艺提供了重要的指导意义。

错齿BTA深孔钻削切屑变形断裂影响因素研究

利用错齿BTA深孔钻削切屑弯曲变形规律,对导致错齿BTA内排屑深孔钻切屑断裂的影响因素进行了分析,通过试验研究了错齿BTA深孔钻削切屑的变形断裂随刀齿钻削半径、钻削工艺参数、断屑台尺寸的变化规律。研究结果表明,刀齿钻削半径对切屑厚度影响很大,随钻削半径的增大,各刀齿切屑厚度增大,切屑厚度最大值点均位于刀齿切屑大径边缘且中心齿、中间齿、外齿的切屑厚度最大值依次减小;与转速相比,进给量对切屑厚度和切屑应变增量的影响更大,随进给量增大,切屑厚度增大,切屑应变增量增大;随断屑台宽度减小、高度增大,切屑应变增量增大,断屑条件改善。

BTA深孔钻断屑研究

通过对BTA深孔钻头排屑通道的研究,提出了理想切屑的形态以及断屑的主要措施。尤其对振动钻削断屑进行了深入的理论分析,通过试验,探讨了切屑形态变化与切削参数之间的关系,总结出断屑的最佳切削条件。

错齿BTA深孔钻削切屑变形及刀屑接触长度分布规律研究

断排屑问题一直是错齿BTA内排屑深孔钻削的难点,通过建立切屑流经断屑台的几何变形模型分析了刀屑接触长度对错齿BTA钻削切屑的变形断裂的影响,采用有限元分析软件DEFORM-3D建立了错齿BTA钻头钻削仿真模型,对各刀齿切屑的形成及变形规律进行了分析,研究了刀屑接触长度随刀齿钻削半径分布规律及其随钻削条件的变化规律,并利用实验对仿真结果进行了验证分析。结果表明,仿真结果可信,刀齿钻削半径对切屑的变形及刀屑接触长度影响很大,刀屑接触长度随钻削进给量增大而增大,随转速增大而减小,随工件材料强度增大而增大。

深孔钻导向条与孔壁挤压作用对钻孔偏斜的影响分析

深孔加工应用领域广泛,作为评定深孔加工的重要指标,钻孔偏斜量的优劣直接决定深孔件加工质量。为了研究深孔加工过程中深孔刀具系统对孔轴线偏斜量的影响,综合考虑中弱刚度钻杆弯曲效应和导向条对孔壁接触挤压作用,基于直梁弯曲位移理论和弹塑性力学的曲面赫兹接触理论,建立导向副接触模型。通过导向副接触模型分析钻削深度对导向副接触区域的影响,试验证明,建立的理论模型所得结果与钻削试验结果基本一致。

BTA深孔钻加工工艺影响因素的实验探究

研究深孔加工过程中的直接影响因素,通过实验数据对比和理论分析,证实了材料、钻杆稳定性、切削液及钻削用量等诸多因素对钻削工艺有影响;并依据可行性原则提出一些策略和方案,为深孔工艺的设计和操作者提供参考。

BTA钻杆系统的涡动偏心及压电控制研究

对BTA钻杆系统偏心运动的控制方法进行了研究,分析了钻杆系统的偏心运动方式和受力情况。基于线性二次型(LQR)最优模态控制,提出了一种压电主动控制方法。利用压电BTA钻杆理论,结合MATLAB软件对涡动控制进行仿真。仿真结果验证了压电主动控制方法的合理性,对BTA钻杆系统的运动稳定性控制的研究具有理论意义。

BTA深孔钻杆的涡动研究

对BTA深孔钻杆在加工过程中的涡动问题进行研究。分析了在切削液作用下BTA钻杆与内孔接触与非接触时的钻杆受力情况,得到钻杆在涡动面上的运动平衡方程,推导出钻杆发生涡动的理论涡动点和钻杆脱离内孔的理论阀值点。总结出钻杆因不平衡量作用时产生的偏心距小于理论涡动点时,钻杆不会产生涡动,即使存在最终也会因切削液流体力作用而消失;同时涡动角频率的绝对值小于理论阀值时,钻杆会脱离孔壁,而涡动角频率达到阀值后,钻杆运动就可能发展成为沿孔壁反向滚动的定常涡动。所得结论对BTA深孔加工的动态稳定性研究,尤其是对钻杆扰动和偏心现象的研究,具有理论和实际意义。

内外切削液共同作用下的BTA钻杆的涡动条件

主要研究BTA深孔钻杆在加工过程中的涡动问题,通过分析BTA钻杆在内外切削液共同作用下的受力情况,推导出钻杆在涡动面上的平衡方程,从而获得钻杆涡动角频率与偏心距的函数关系以及钻杆发生涡动的条件。所得结果对BTA深孔钻的动态稳定性研究,特别是切削液对钻杆的扰动影响和钻杆偏心,具有理论和实际意义。