基于真实刀刃轨迹的立铣刀切削厚度模型

瞬时切削厚度是铣削加工建模研究的重要参数之一。通过分析刀刃切削轨迹,可以得到准确的瞬时切削厚度,但需要求解复杂的超越方程。通常对切削刀刃轨迹进行不同程度的简化来求解近似的瞬时切削厚度。为得到准确的瞬时切削厚度,提出一种新的切削厚度计算模型。基于立铣刀真实切削刀刃轨迹,对近似的切削厚度模型进行补偿,得到较传统计算方法更为准确的结果,计算过程也更为简单。通过切削力试验验证,该模型可以得到更好的动态切削力预测结果。

微铣刀刀刃轨迹预测模型及影响因素分析

微铣削是一种柔性很强的微加工方法,可对多种材料进行微器件的加工.但由于微铣刀具有独特的几何特征,微铣削时的刀刃轨迹与传统意义上的铣削刀刃轨迹有明显区别.针对2刃微铣刀,开发了一个考虑刀具回转误差和转子振动效应的刀刃轨迹预测模型,并分析了其对加工过程的影响.同时提出了一种基于刀柄测量结果,计算刀尖回转误差和刀具装夹不平衡量的方法.将这两个结果输入刀刃轨迹模型后,可以准确地预测刀尖中心和两个刀刃的轨迹,并以此来计算即时切屑厚度、切削力、铣槽宽度(加工误差)和表面质量.实验结果很好地验证了模型的预测.分析结果表明,在微铣削过程中,单刃切削经常发生;刀刃角和进给角这两个模型参数对加工误差和刀具磨损非常重要,刀刃角的最优值为±90°,进给角可根据加工要求进行选择.

真实刀刃轨迹下的涡旋齿周铣瞬时厚度模型

通过对直线铣削和圆周铣削特点的分析,建立了圆周铣削坐标系下刀刃轨迹方程,推导了改进几何法铣削厚度计算模型,结合真实刀刃轨迹和切削几何条件建立了涡旋齿圆周铣削瞬时厚度计算模型。该模型反映了工件、刀具和铣削参数的综合影响,可分别用于定量计算涡旋齿内、外壁铣削厚度。计算分析结果表明:刀具中心转角θ增大,瞬时铣削厚度先增大后减小,刀具中心转角θ=1.6rad时外壁瞬时铣削厚度达到最大值0.162mm,内外壁铣削厚度差值为21%;随着涡旋齿型线曲率半径增大,瞬时铣削厚度线性增加;刀刃齿数越少,瞬时铣削厚度越大;瞬时铣削厚度随着进给角速度的增大而迅速增大,随着主轴角速度的增加而呈减小趋势,当主轴角速度增大到100πrad/s以上时,瞬时铣削厚度趋于稳定。

真实刀刃轨迹下周铣加工柔性铣削力建模及仿真

针对周铣加工过程,在考虑实际切削中刀具的运动轨迹和弹性变形的情况下,研究了切削力计算模型和方法。通过对周铣过程中刀刃切削轨迹进行分析,推导出切削刃真实运动轨迹下的切削厚度计算方法;在分析了刀具变形与瞬时切削厚度的相互作用机理后,提出了一种真实刀刃轨迹下,考虑周铣时刀具瞬时变形和上一齿切削残留高度的瞬时切削厚度模型;进而推导出两层嵌套的切削力计算模型。根据以上数学模型进行了周铣铣削力的仿真计算,并通过实验验证了模型和仿真的正确性。

滚切剪不同相位夹角时的上刀刃轨迹分析

应用Solidwork软件对4300 mm滚切剪进行运动学分析,并对不同初始相位下的上刀刃运动轨迹进行了比较。根据比较结果得出重叠量与相位夹角的内在规律,并给出最优相位夹角的范围。

辊切刀刃三维造型设计及计算机仿真加工

分析了滚切刀刃轨迹平面设计与空间轨迹的对应关系,给出了平面展开图刀具轨迹曲线的数据处理方法及二维曲线数据向圆柱面上转换的三维数据处理方法;实现了圆柱面上非规则曲线空间轨迹三维造型计算机辅助设计。在此基础上,进一步研究了滚切刀刃实体的成型特征,生成刀刃轨迹实体曲面模型的方法,并用参数线加工方法进行了计算机仿真加工。为在数控机床上进行生产加工准备了基础数据。

基于真实刀位轨迹的铣削厚度建模

瞬时未变形切削厚度是决定铣削加工切削力预测精度的一个重要参数。现有铣削力预测方法中,通常采用圆形轨迹逼近铣刀刀齿的运动轨迹并进行未变形切削厚度的计算。铣刀刀齿的实际运动轨迹为摆线轨迹,采用圆形轨迹近似必然造成在计算未变形切削厚度时存在误差。为获得更精确的铣削力预测结果,本文提出了一种基于刀齿真实轨迹的未变形切削厚度计算方法。通过计算铣刀刀齿的真实摆线运动轨迹,推导出未变形切削厚度计算的超越方程。通过对该超越方程的数值求解,得到了准确的未变形切削厚度。最后,通过算例分析及对比验证了所提方法的有效性。

面铣刀正交车铣加工切屑厚度的计算方法

切屑厚度的求解是进一步研究切削过程机理以及实现加工过程仿真的基础.针对面铣刀正交车铣加工过程进行了研究,通过对刀刃轨迹进行简化,推导了计算几种不同形状面铣刀切屑厚度的统一公式,并结合几组具体实例与通过数值方法求得的切屑厚度进行了对比.最后,应用所建立的切屑厚度计算公式实现了对正交车铣加工切削力的仿真,并在车铣复合机床上进行了实验验证.对比仿真实例及切削力实验结果显示所给出的切屑厚度计算模型具有良好的精度和较高的计算效率.同时,统一的表达形式也使得所提出的方法适合于正交车铣加工过程通用仿真软件的开发,具有较大的工程应用价值.

基于刀具跳动的环形铣刀切削厚度模型的切削力计算

数控铣削过程中,切削变形引起的瞬时切削厚度是影响铣削加工切削力建模的重要参数之一,针对环形铣刀的切削特点,在考虑刀具跳动的情况下,对真实刀刃轨迹运动进行分析。将微细铣削的加工过程用宏观铣削来表示,从而建立了基于宏观铣削过程中刀具跳动下精密加工的瞬时切削厚度。通过仿真模拟和切削力试验来预测切削力,预测结果和试验结果具有一致性,表明该模型可以更好的预测加工过程中的切削力。

振动切削过程中参数选择的研究

系统地研究了低频轴向振动切削过程,指出由于所加振动的影响,在切削过程中刀刃运动轨迹及切削参数都随时间发生变化。通过理论分析,建立了刀刃运动参数方程,并对切屑形成过程进行了充分的讨论,在此基础上,给出了振动切削时参数选择的原则。

型腔拐角铣削加工参数优化与研究

在铣削模具型腔拐角时,拐角处铣削力突变是影响加工质量的重要原因。通过分析刀刃切削轨迹,提出了一种基于单刃等面积切削模型的铣削力参数优化方法。首先根据实际工况下刀刃轨迹路线,计算和分析了拐角处接触角瞬时变化情况,得到单刃等切削面积参数数学模型;然后运用有限元分析软件DEFORM对工件进行动态加工模拟,仿真结果表明:切削力能随着铣削路径实时变化,较传统参数方法该模型设置能够有效的降低拐角处50.20%与36.52%的切削力。并且在VERICUT中进行验证,结果显示优化模型使拐角更加光滑,达到了平稳过渡,为型腔拐角铣削加工工艺参数优化及仿真分析等方面的研究提供了理论依据。

探求ΔY_r的基本思路及尾部下陷工况下ΔY_r之探求

提出探求ΔYr(推土机铰点O每区间末在纵向垂直偏离本区间台车架基线之数量)的基本思路;按此思路对尾部下陷工况下的ΔYr进行了研究,导出了尾部下陷工况下计算ΔYr的公式;利用铲刀纵前向运动的履带式推土机模型对该工况下克服后扰及β型扰动进行了物理仿真.研究结果表明:在此工况下,无论本区间内履带下地形如何,自控系统可根据ΔYr和铲刀刃纵倾轨迹角αc的控制公式克服履带下地形的扰动,使αc最终等于期望的铲刀刃纵倾轨迹角α.′仿真结果证实了探求ΔYr的基本思路对尾部下陷工况可行,导出的ΔYr表达式使αc控制公式在此工况下的应用迈出了一大步.

履带式推土机尾扬头陷和头扬二工况下ΔY_r之探求

运用探求ΔYr(推土机铰点O每区间末在纵向垂直偏离本区间台车架基线之数量)的基本思路,分别研究了履带式推土机尾扬头陷和头扬工况下的ΔYr,导出了二种工况下ΔYr的表达式;利用铲刀纵前向运动的履带式推土机模型对二工况下克服后扰及β型扰动分别进行了物理仿真.研究结果表明:在这二种工况下,无论本区间内履带下地形如何,自控系统可根据各工况下导出的ΔYr表达式及铲刀刃纵倾轨迹角αc的控制公式克服履带下地形的扰动,使αc最终等于期望的铲刀刃纵倾轨迹角α.′仿真结果证实了导出的ΔYr表达式正确,使αc的控制公式在这二种工况下的应用上迈出了关键的一步.