高雷诺数下管内垂直降膜瞬时厚度空间分布及波动特性

研究了高雷诺数条件下(Rel=2.04×104)洗涤冷却管内下降液膜的空间分布及波动特性。采用超声波多普勒测速仪对不同轴向和周向位置的下降液膜瞬时厚度进行了无接触测量。结果表明:在高雷诺数条件下,管内液膜处于高湍动状态,液膜表面波动剧烈,平均参数无法准确描述液膜空间分布及波动特性。随着轴向和周向距离的增加,膜表面波动幅度及大波频率减少,小波频率增加。轴向上,液膜瞬时厚度概论密度分布函数(PDF)曲线波峰高度随轴向距离增加而增高;周向上,PDF曲线呈单峰-双峰-单峰分布。

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。

连续采煤机截齿瞬时切屑厚度的算法

分析了以往连续采煤机截齿瞬时切屑厚度计算方法的不足,通过截齿运动轨迹的平面假设,建立、完善了瞬时切屑厚度数学模型,运用Matlab编写了相应的计算机模拟程序,得到了截齿瞬时切屑厚度与时间相互关系的曲线并进行了相应的分析。由于该算法考虑了连续采煤机的振动和摇臂摆速不均匀的影响,所以这种确定瞬时切屑厚度的算法更能准确的反映实际情况,更有实用价值,为连续采煤机滚筒瞬时载荷的精确模拟的奠定了基础。

采煤机螺旋滚筒瞬时切屑厚度的计算

给出了采煤机螺旋滚筒瞬时切屑厚度的几种算法,并且对几种算法进行了比较分析.

考虑刀具偏摆的微铣削瞬时切削厚度模型对比

为采用更准确的刀尖运动轨迹方法来模拟微铣削加工过程,以减小圆弧线描述微铣刀刀尖运动的轨迹误差,采用次摆线描述刀尖的运动轨迹,并且综合考虑刀具偏摆对加工过程的影响,建立1种改进的瞬时切削厚度理论计算模型,重点研究了刀具旋转过程中刀具偏摆和每齿进给量对瞬时切削厚度的影响,同时与多种不同的切削厚度模型进行了对比,仿真分析结果表明:考虑刀具偏摆的瞬时切削厚度模型与真实轨迹得到的瞬时切削厚度非常接近,验证了文中改进模型的准确性.另外,瞬时切削厚度随刀具偏摆的增大而增大,进给量越大,影响越显著.

考虑刀具偏摆的微铣削瞬时切削厚度的理论分析与研究

为避免用圆弧线来描述微铣刀刀尖运动轨迹带来的误差,更精确地实现微铣削加工过程的模拟,引入刀尖运动的真实轨迹即次摆线,同时考虑微铣削加工过程中刀具偏摆的影响,通过数学的方法,建立一种新的瞬时切削厚度理论计算模型。研究刀具在旋转过程中,刀具偏摆和每齿进给量对微铣削瞬时切削厚度的影响。通过将几种切削厚度模型进行对比分析,考虑刀具偏摆的切削厚度模型更加接近真实情况。

基于布尔运算的球头铣刀瞬时切削厚度建模及分析

在五轴球头铣刀的铣削加工中,瞬时切削厚度模型的建立是准确预测切削力的关键步骤之一。目前大部分模型注重刀具和工件接触区域的建模,仅考虑了参与切削的刀刃切削厚度,而忽略了刀刃对工件的影响。本文提出一种基于布尔运算理论的瞬时切削厚度建模方法,从瞬时切削厚度的理论出发,考虑了所有刀刃对工件切削厚度的影响,并引入根据球刃曲线创建的辅助实体模型对瞬时切削厚度进行提取,并经铣削力试验验证了该模型的有效性。

五轴侧铣加工瞬时未变形切屑厚度计算模型

在五轴侧铣加工铣削力建模中,瞬时未变形切屑厚度的计算是铣削力预测的关键环节,直接影响着铣削力预测的精度与效率。为了提高铣削力的预测精度与效率,基于五轴机床空间运动分析,并考虑刀具径向跳动因素,提出了一种五轴侧铣加工瞬时未变形切屑厚度模型。首先,分析了五轴侧铣加工中铣削刃随刀具旋转、摆动与平移的复合运动规律,得到在不同刀位点处各切削刃的坐标位置;其次,考虑刀具径向跳动因素,提出了一种瞬时未变形切屑厚度的快速计算方法;最后,结合参数化厚度补偿的思想,对求解出的瞬时未变形切屑厚度进行修正,建立了一种等效厚度模型。将本文提出的等效厚度模型与现有的圆弧模型和线性迭代精确模型应用于算例中进行仿真。结果表明:等效厚度模型更加接近迭代精确值,平均误差率仅为1.37%,其与圆弧模型的平均误差率相比降低了8.35%,一定程度上提高了瞬时未变形切屑厚度的预测精度;在保证了预测精度的前提下,该模型相比于线性迭代模型将瞬时未变形切屑厚度的预测效率提高了10倍以上,在五轴侧铣加工铣削力预测中具有良好的应用前景。

采煤机滚筒不均匀运动时截齿瞬时切削厚度的算法

给出了采煤机螺旋滚筒不均匀运动时截齿瞬时切削厚度计算的数学模型和程序框图。本算法逻辑性强、结构紧凑，可在微机上实现。

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。

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。

基于刀齿轨迹模型的五轴侧铣加工铣削力预测

在五轴侧铣加工过程中刀具的刀轴姿态变化复杂,导致瞬时切屑厚度计算困难。为提高切削力的预测精度,首先通过五轴侧铣几何模型描述了圆柱铣刀的刀齿运动轨迹,在建立微元切削力模型后,提出了一种瞬时切屑厚度的计算方法,计算当前切削刃上切削点到前几个刀齿回转圆柱面的映射距离,并在齐次坐标变换下,将空间中的线面求交计算转换成二维平面的线与圆弧的求交运算,在考虑刀具跳动对圆弧轨迹的影响后,求解方程组获得瞬时切屑厚度值。最后在五轴机床上进行了切削力试验,对比测量的力数据发现,仿真结果无论趋势还是大小都和实测值较好地吻合,验证了所建立的切削力预测模型的有效性。

刀具偏心和变形对球头铣刀铣削力的影响

为了预测数控铣削加工过程中球头铣刀的铣削力,将刀具沿轴向平行地分割为许多很小的切削微元,刀具受到的铣削力为参与切削的各切削微元的受力之和.根据刀具铣削力与切削负载之间的经验公式,综合考虑刀具偏心、力变形和热变形,推导出三维进给状态下瞬时切削厚度表达式,建立球头铣刀铣削力模型并对模型进行仿真.结果表明,刀具偏心和变形对铣削力影响很大,尤其是在y轴上相对最大误差在8.5%以上;试验结果与仿真结果对比表明仿真模型的正确性.

考虑刀杆柔性的球头铣刀切削力模型的研究

建立了球头铣刀切削力模型,并基于刀具弹性变形模型及刀具避让的切屑厚度数学表达式,建立了切屑厚度与刀具变形量、刀具切削参数之间的数学关系,并提出了切削力收敛算法。最后,通过切削实验对切削力模型进行了验证。

多轴加工铣削力建模与预测

为提高多轴数控加工铣削力预测精度,提出一种基于真实运动轨迹的多轴数控加工铣削力预测方法。首先采用Levenberg-Marquardt算法计算经验铣削力公式中的瞬时切削厚度,获取未变形切削厚度;然后分析多轴力变换过程中切削刃运动扫掠面和真实未变形切削厚度模型,获得基于真实未变形切削厚度的多轴数控加工铣削力预测模型;最后采用硬质合金圆柱立铣刀在五轴加工中心对2024铝合金工件进行三轴和五轴铣削实验,采集多轴数控加工铣削力数据。实验结果表明,该铣削力预测模型的预测值与实验值趋势吻合较好。

CFRP铣削力建模研究

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced polymer/plastic,CFRP)由于其不均匀性和各向异性的材料特性,在铣削加工过程中容易出现各种缺陷。铣削力建模有助于探究CFRP的铣削力变化规律、优化加工参数,进而减少缺陷的产生。本文基于多元非线性回归的方法,建立了铣削力系数关于4种影响因素(纤维切削角、瞬时未变形切屑厚度、主轴转速和轴向切深)的函数关系。经过单向CFRP铣削力实验和多向CFRP铣削力实验验证,所建模型可以较准确地预测铣削力变化规律。

汽轮机叶片曲面加工铣削力预测模型研究

文章针对汽轮机叶片曲面的加工特点,建立了铣削力模型,并从瞬时切削厚度的角度分析了数控工艺参数对铣削力模型的影响。在金属切削有限元模拟的基础上,运用Matlab和Abaqus软件结合四因素四水平正交模拟试验法验证了铣削力模型。并运用汽轮机叶片铣削加工实验进一步验证了铣削力模型和金属切削有限元模拟模型的有效性。

基于容抗法的瞬时液膜厚度测量系统设计

设计了一种采用容抗法测量气液两相流瞬时液膜厚度的测量系统,通过测量气液两相流瞬时液膜厚度,来反映气液两相流截面持液率大小。对容抗法测量瞬时液膜厚度的原理进行了详细分析,建立了探针电容传感器的数学模型,完成了检测电路设计。根据此数学模型,确立了瞬时液膜厚度与输出电压的线性关系。在虚拟电子工作平台上,对该测量系统做了仿真实验分析,仿真数据表明该测量系统是切实可行的。

平头铣刀圆形铣削的切削力预测

针对平头铣刀的圆形铣削,提出一种适用于圆形铣削的切削力预测方法。建立铣刀与工件交点的数学模型,求解工件与铣刀的时变交点进而计算铣削过程中不断变化的切入角与切出角。同时分析了铣刀轨迹曲率效应对瞬时切削厚度的影响。通过槽铣试验来确定切削力系数。基于微分思想,将圆形铣削过程中的瞬时切削厚度运用到切削力模型中计算微元切削力,然后通过积分法获得切削力值。数值仿真与圆形铣削试验结果表明,预测的铣削力和试验结果在幅值和变化趋势上都吻合良好,从而验证了该切削力预测方法的有效性。

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。