椭圆振动辅助切削振动参数对加工SiCp/Al切削力的影响研究

为了研究椭圆振动辅助切削SiCp/Al复合材料的材料去除机理以及不同振动参数对切削力产生的影响,运用有限元分析软件ABAQUS建立二维平面的SiCp/Al复合材料切削模型,对比前人不同切削深度下测得切削力的实验数据验证模型正确性,进行椭圆振动辅助切削仿真研究。仿真结果表明,相位差为π/2时平均主切削力和吃刀抗力最小;随着振动频率的增大,平均主切削力和吃刀抗力都有着减小的趋势;X方向振幅对主切削力和吃刀抗力有着显著影响,X方向振幅增大,切削力减小;Y方向振幅增大,主切削力减小但吃刀抗力略有增大。

多齿端铣切削振动的计算机仿真

建立了多齿端铣切削过程动力学模型 ,开发了切削振动仿真的微机通用软件 .数字仿真多齿端铣切削振动的结果 ,同他人实验结果和实际经验相符、同仿真单齿端铣切削振动的结果相似或互相衔接 ,表明模型的正确性、软件的实用性 .指出多齿连续端铣时随着铣刀齿数增加 ,切削强迫振动幅度减小 ,而稳定性极限铣削深度也随之降低 ,容易发生自激振动 .

切削振动条件下工件表面轮廓的形成机理

本文通过分析振动频率、主轴旋转频率、进给速度、刀具半径等加工参数与被加工表面之间的关系 ,发现振动频率和主轴旋转频率的比值对表面空间频率和幅度起着决定性作用。在此基础上 ,对被加工表面进行了仿真研究 。

TA15钛合金切削振动与表面质量关系研究

通过单因素试验对TA15进行外圆车削加工,采集振动信号并提取信号特征值,分析了切削用量对切削振动和表面粗糙度的影响规律,揭示切削用量对振动的影响,并根据正交试验结果分析切削用量对振动和表面粗糙度影响的主次关系,得到优化的切削用量。试验研究表明:切削用量中,切深对切削振动影响最大,其次为进给量,切削速度影响最小。改变进给量时,振动加速度与表面粗糙度近似成线性正比关系;改变切深时,振动加速度随表面粗糙度的增加而增加。

切削振动计算机仿真的数值方法

以平面端铣为例 ,介绍了应用Runge Kutta方法求解机床结构多自由度系统运动微分方程组仿真切削振动的公式和算法 .数字仿真铣削强迫振动和自激振动的结果 ,与采用Simpson公式 快速卷积 迭代法求解系统运动积分方程组仿真的结果非常接近 ,并与他人研究结论相符 ,实验证明两种数值方法 ,尤其是后者的收敛 。

圆盘刀超声切削振动系统的振动频率数值拟合方法研究

圆盘刀是超声切削NOMEX蜂窝芯材料的刀具之一,其几何参数直接影响超声切削振动系统的振动频率,进而影响超声切削的加工性能。根据刀具几何参数约束区间,确定振动频率数值模型拟合样本点,分别采用三种拟合方法对超声切削振动系统的振动频率进行数值拟合,并进行全区间拟合准确性对比检验。研究结果表明:采用二次多项式逐步回归法拟合出的方程在几何参数全区间内有更高的准确性,建立的振动频率数值模型可以为超声切削刀具几何参数优化的研究提供参考。

微细立铣削切削振动试验研究

基于45钢微细立铣削试验,分析了微细立铣削切削振动的基本特征,研究了直槽立铣加工时铣削参数对振动加速度和振动位移量影响的基本规律。研究结果表明:在同样的切削工况下,微细立铣削的切削振动远大于大直径立铣刀铣削的情况;铣削参数是振动加速度的主要影响因素,振动加速度随铣削参数的增加都呈上升趋势,但轴向切深H和转速n对振动加速度的影响比进给量f更显著;在一定的参数范围内,减小主轴转速n和增大轴向切深H能够减小振动位移量的大小。

基于有限元理论分析切削振动对CBN刀具磨损的影响

研究用CBN刀具切削钛合金Ti–6Al–4V材料时,切削振动对刀具磨损的影响情况。用有限元分析技术,设计正交试验,分析不同方向切削振动幅度和振动频率对刀具表面应力、刀具温度的影响,研究切削振动条件下的刀具磨损情况。有限元仿真结果表明:X方向振动对刀具表面应力和温度影响较小,且规律性影响不明显,因此X方向振动并未加重刀具磨损;Y方向振动对刀具表面应力和温度影响较大,刀具表面应力和温度随着Y方向振动幅度和频率增加而增大和升高,刀具磨损加重;当X方向和Y方向均存在振动时,刀具表面应力和温度也随着振动幅度和频率增加而增大和升高,刀具磨损严重。利用实际切削试验对有限元分析结果进行验证,发现振动对刀具磨损影响较大,与有限元分析结果基本一致。

平面端铣切削振动实验观察与计算机仿真

在切削试验和计算机仿真中观察分析饨别强迫振动与自负振动现象，通过比较试验、仿真以及前人研究结果，表明数字仿真可行、有优越性．分析了振动影响因素及仿真确定稳定性极限产生误差的原因，发现机床模态参数影响远大于切削力特征值，证明建立多质量多自由度等政系统模型的必要．探讨了铣削振动消减措施．

经验模态分解在切削振动信号分析中的应用

为了分析切削振动的变化规律及产生根源,采用在线监测的方法采集振动信号,提出了运用经验模态分解对振动信号进行分析的方法,构建了分段频率变化的仿真振动信号,分别对仿真振动信号进行短时傅里叶变换、小波变换和经验模态分解时频分析。结果表明,经验模态分解方法具有更高的时频分辨率,运用经验模态分解方法对实际振动信号进行分析,提取典型分量绘制希尔伯特幅值谱,能较好地反映振动信号的时频变化规律。经验模态分解适合对切削振动信号进行分析,但是需要对算法的模态混叠及计算效率低等不足进行完善。研究结果对非平稳信号的分析具有参考价值。

机床切削振动的结构动力学模型的探讨

在分析现有机床切削振动非线性动力学模型的基础上 ,阐述其中存在局限性 ,有针对性的提出了模型改善方案 。

提高刀具系统刚度的切削振动消减措施

通过切削振动物理模型,分析了刀具产生切削振动的原因以及降低切削力、抑制刀具振动的方法。刀具系统静态和动态刚度对大悬径比深孔和型腔加工切削振动影响较大,重点介绍了提高刀具系统刚度的削振措施。

数控车床的切削振动分析与控制方案

简要论述了数控车床在切削加工过程中产生振动的分类、振动原因分析以及解决的方案。

数控刀具切削振动分析与对策

自激振动是数控刀具切削振动的主要形式。通过建立切削振动物理模型,分析数控刀具产生切削振动的主要原因,提出了在刀具的选择和使用过程中抑制激振力、提高刀具抗振性、消除切削振动的方法。

切削用量对切削力和切削振动的影响

为探究车削时切削用量对切削力和切削振动的影响,设定半精加工的切削用量范围,采用正交试验设计方法制定试验流程,在数控机床上使用硬质合金外圆车刀对45#圆钢进行切削试验,切削过程不加冷却液,并分别使用Kistler切削力测量系统和Vib Pilot M+P切削振动测量系统同时采集3个方向的切削力信号和切削振动信号,对试验数据使用方差分析(ANOVA)、贡献率计算和相关分析的方法进行处理。结果表明:背吃刀量对主切削力和进给力的影响最大,进给量对背向力和3个方向切削振动的影响最大,而切削速度对各方向切削力和切削振动的影响都最小;切削力信号的误差要远小于切削振动信号的误差。试验分析结果可以为合理设计切削用量参数,有效选择切削状态监控信号提供参考。

自寻优调整机床主轴转速消除切削振动

提出根据机床切削稳定性的变化规律自寻优调整机床主轴转速的抑振新方法。理论分析和试验结果表明，机床主轴前后两转（次）切削振动的相位差ψ反映了切削振动的本质和特征，ψ＝２７０°是切削过程最稳定的状态。同时，机床主轴转速的变化会直接使相位差发生改变，只要调整主轴转速使相位差为２７０°，切削过程便可以在稳定区进行。作者提出的抑振方法控制振动效果可靠，可在生产中推广应用。

铝合金薄壁中空结构件重负荷铣削切削振动研究

使用直径为20mm的商用高速钢和硬质合金刀具,在中低切削速度和大切宽条件下对高速列车车体用T5热处理6N01铝合金双壳薄壁W型结构件进行重负荷铣削试验,重点对铣削振动及其影响因素进行研究。结果表明：当铣刀铣削至结构件的筋板交叉处时振幅有突变增加,其值为铣削铝合金薄壁时的3～6倍;在中低速铣削范围内,重负荷铣削该结构件时易发生自激振动和强迫振动。研究同时表明,机床转速和每齿进给量是影响切削振动的显著因素,波刃刀具切削振动幅值显著大于非波刃,螺旋角较大的刀具和齿数较少的刀具其切削振动较小;在剧烈的切削振动下,高速钢刀具易发生刀尖崩刃,波刃刀具则易发生严重粘结。

基于ALE有限元仿真的土壤切削振动减阻

针对浙江省茶园土壤压实问题造成小型茶园作业机功率不足问题,提出了茶园振动深松的土壤作业方法。以浙江龙井茶园压实土壤为分析对象,针对土壤深耕铲-土壤切削过程的动力学数值仿真,建立了土壤静态切削力学模型,并进行了土壤大变形切削的屈服失效分析。采用ALE算法模拟了土壤静态切削中深耕铲的切削阻力变化情况,建立了深耕铲-土壤的三维有限元模型并分析了振动切削的振动类型、频率、振幅以及深耕铲的前进速度对土壤切削阻力降低的关系,得出了振动频率和振幅对切削力的影响规律。进一步研究了不同的振动切削条件下,振动类型和刀具的切削速度对切削阻力的影响,通过合理选取一定的深松铲外加振动激励的振幅和频率能够得到最小的切削阻力,实例分析证明,振动频率取为25Hz,振幅为14mm时,振动切削的插入阻力能达到最小,切削阻力能降低约22%。上述研究结果为土壤振动切削减阻的外加振源参数优化提供了设计依据。

切削用量对切削振动影响的实验研究

针对钛合金进行干式车削实验,通过单因素实验法,研究了切削用量中切削速度、进给量和切削深度单独变化对切削振动的影响.研究结果表明:随着切削速度的上升,切削振动加速度先上升后下降再上升;随着进给量变大,切削振动加速度也变大;切削振动加速度随着切削深度的增大而增大,当切削深度达到某个限度时,切削振动加速度开始减小.

基于切削振动的铣削表面形貌仿真与试验研究

零件的表面形貌是机械加工质量的重要组成部分,为了实现对精密铣削表面形貌的准确预测,在铣削工艺过程中提出了一种基于切削振动小波包分析和频谱分析的表面形貌仿真方法。首先以球头铣刀为研究对象,建立工件坐标系下切削刃随时间变化的运动轨迹模型,然后把实测振动信号通过小波包分析和频谱分析处理后得到的振动方程带入其中,最后利用Matlab完成对工件表面形貌的仿真预测。通过仿真与试验结果的对比,验证了基于振动信号小波包分析和频谱分析的表面形貌仿真预测模型的准确性,为实际的加工生产提供参考。