复杂槽型铣刀片三维温度场分析及其模糊综合评价

建立了三维复杂槽型铣刀片的参数化模型,提出并建立了刀具表面受热密度函数,根据受热密度函数确定了边界条件,对铣刀片的温度场进行了有限元分析;运用模糊数学理论对铣刀片温度场进行了模糊综合评判,以确定其优劣,为铣刀片三维复杂槽型的重构提供依据。

波形刃铣刀片的开发及其铣削力数学模型

在研究铣削机理和试验研究的基础上，开发了一种新型三维槽型铣刀片─—波形刃铣刀片，并在直线刃铣刀片(含大前角铣刀片)铣削力模型的基础上，建立了波形刃铣刀片铣削力模型，同时编制了计算机程序进行预测，为开发设计优选铣刀片槽型提供了理论依据。

铣刀片的应力场分析

通过对铣削过程的分析，确定了切入冲击力的作用方向。对不同几何角度的铣刀片进行了有限元应力场分析，得出其受力变形的大小及应力分布状况，由此可分析出铣刀片槽型在铣削过程中的作用，对开发铣刀片槽型具有重要意义。

波形刃铣刀片铣削温度试验分析

进行了铣削温度试验 ,采用改进的人工热电偶法 ,利用动态数据采集系统 ,对波形刃铣刀片的铣削温度进行了采集。利用C语言和MATLAB软件对试验数据进行了分析 ,拟合出温度—时间 (T t)曲线 ,初步得到了受热密度函数 。

表面微坑织构对球头铣刀片结构强度的影响

为了分析微坑织构对球头铣刀片的应力与变形的影响,利用DEFORM-3D有限元分析软件对钛合金TC4进行了动态仿真,得到了X、Y、Z方向的切削力.将切削力施加在球头铣刀片相应的接触区域上,借助ANSYS进行静力仿真,分析了微坑织构对球头铣刀片结构强度的影响,并采用正交试验和极差分析法优化织构参数.结果表明,微坑织构可以增大铣刀片的等效应力,并减少铣刀片变形;织构参数对结构强度影响顺序为:间距>直径>距刃>深度.

基于遗传算法的复杂槽型铣刀片槽型参数优化

针对三维复杂槽型铣刀片槽型优化问题,进行了铣削温度和铣削力试验及其有限元分析,以铣刀片耦合场最优为优化目标,建立了槽型参数多目标优化数学模型,利用遗传算法求解了固定切削参数和给定约束下的优化槽型参数。仿真计算结果表明,槽型优化后的铣刀片耦合场明显优于其它槽型参数下的铣刀片耦合场,为铣刀片三维复杂槽型的重构提供了依据。

三维槽型铣刀片铣削平均温度数学模型

在已有的平前刀面铣刀片铣削温度数学模型的基础上，利用Ｊａｅｇｅｒ的移动面热源理论，建立了波形刃铣刀片铣削温度的数学模型，编制了计算机程序对铣削温度进行了预测；对新型三维槽型铁刀片（波形刃和大前角）和平前刀面直刃铣刀片的铣削温度进行了实验研究．理论预测和实验结果证明：该模型可用于铣刀片槽型的开发及优选．

三维复杂槽型铣刀片粘结破损实验与槽型优选的研究

针对哈尔滨理工大学开发的三维复杂槽型波形刃铣刀片和平前刀面铣刀片,通过对耐热钢的面铣加工进行刀片粘结破损实验及槽型优选研究。首先,进行铣刀片三维温度场有限元分析,预测出波形刃铣刀片的抗粘结破损性能优良;其次,通过对温度场的模糊综合评判,预测了波形刃铣刀片的优越性能;最后,通过对难加工材料3Cr-1Mo-1/4V钢的面铣加工的实验研究,揭示了刀具粘结破损的实质,建立了铣削温度与前刀面最大粘结破损深度之间的数学模型,分析了铣削温度对刀具粘结破损的影响规律,并证明了波形刃铣刀片切削性能的优越性。

三维复杂槽型铣刀片应力场的有限元分析

为提高铣刀的使用寿命,对波形刃铣刀片的应力场进行了有限元分析。通过铣削力实验,对不同切削参数下的波形刃铣刀片的铣削力进行动态采集,利用UG中的建模模块进行了波形刃铣刀片实体建模,根据切削力实验结果给出了边界条件,在波形刃铣刀片有限元模型上进行载荷加载,利用UG有限元分析模块,获得了波形刃铣刀片切削过程中切入、切出的瞬时应力场云图,显示了切削中铣刀片应力场的变化规律。结果显示:波形刃铣刀片的应力主要分布在主切削刃上,产生磨损,与实际情况完全吻合,为铣刀片优化设计提供了依据。

基于应力场分析的铣刀片冲击破损目标函数研究

以哈尔滨理工大学开发的波形刃(前刀面为波形曲面)铣刀片为例,以最小冲击破损为目标,进行铣刀片槽型优化目标函数的研究。在已建立的三维复杂槽型铣刀片受力密度函数的基础上,进行铣刀片不同切削参数下的应力场有限元分析,应用模糊数学理论对应力场进行模糊综合评判,建立应力场模糊评判结果与冲击破损切削参数之间的目标函数关系,从而进行目标函数的槽型优化设计。本研究为铣刀片的开发及解决自动化生产中刀具破损这一关键技术问题打下理论基础。

不同槽型铣刀片的切削温度场分析

对三种槽型的铣刀片进行了切削温度试验 ,根据切削条件建立了温度场有限元分析的边界条件 ,并对不同槽型铣刀片的三维温度场进行了有限元分析 。

基于密度函数的三维复杂槽型铣刀片物理场分析

以哈尔滨理工大学开发的波形刃(前刀面为波形曲面)铣刀片为例,在铣削力数学模型基础上,通过铣削力试验以及切屑与前刀面接触面积试验,建立了三维复杂槽型铣刀片前刀面的受力密度函数;基于该函数,对波形刃铣刀片进行了应力场分析。在铣削温度数学模型基础上,运用传热学理论,建立了波形刃铣刀片表面受热密度函数;基于该函数,对波形刃铣刀片进行了温度场分析。这些研究结果可为槽型优选技术的研究打下理论基础。

基于遗传算法的铣刀片三维复杂槽型重构技术

为了获得切削性能更优良的可转位铣刀片槽型,从而改善铣刀片的温度场和应力场,进行了三维复杂槽型铣刀片的测温试验、三维温度场分析及其模糊综合评判。基于遗传算法,提出了以受热密度函数为目标函数,以温度场模糊综合评判为驱动的铣刀片三维复杂槽型的重构算法,获得了新的波形槽型。实例验证表明,新槽型较重构前的槽型在温度场方面具有更好的性能。利用该方法同样可以构造拟合其他类型三维复杂槽型。

基于ANSYS分析的不同槽型铣刀片切削性能研究

在铣削加工45钢试验基础上,采用ANSYS有限元分析进行几种不同槽型铣刀片切削性能研究。首先,应用铣削力测试系统及正交试验设计法,进行几种不同槽型铣刀片加工45钢试验,比较分析它们的切削性能,并进行了槽型优选;其次,在切削试验基础上,采用有限元分析方法对几种不同槽型铣刀片进行了应力场分析。有限元分析结果和试验结果吻合较好。上述研究工作为铣刀片槽型的开发及优化打下一定的理论与试验基础。

基于BP神经网络的波形刃铣刀片模糊综合评判系统

针对波形刃铣刀片耦合场的非稳态特性,基于铣削温度和铣削力试验以及有限元分析,利用BP神经网络LM算法预测了铣刀片温度场和应力场;运用模糊数学理论,根据加工要求和专家分析,用VC++开发了波形刃铣刀片模糊综合评判系统。该系统可对多因素作用下的铣刀片温度场、应力场和耦合场的优劣进行评判,为铣刀片三维复杂槽型的重构提供依据。

耐热钢加工铣刀片粘结破损目标函数的研究

以哈尔滨理工大学开发的波形刃(前刀面为波形曲面)铣刀片为例,以最小粘结破损为目标,进行铣刀片槽型优化目标函数的研究。在已建立的三维复杂槽型铣刀片受热密度函数的基础上,进行铣刀片不同切削参数下的温度场有限元分析,应用模糊数学理论对温度场进行模糊综合评判,建立温度场模糊评判结果与粘结破损切削参数之间的目标函数关系,从而进行目标函数的槽型优化设计。上述研究成果为铣刀片的开发及解决自动化生产中刀具破损这一关键技术问题的研究打下理论基础。

基于ANSYS的三维复杂槽型铣刀片参数化建模

摘要:基于ANSYS有限元分析软件,利用其前处理中的实体造型和网格划分功能及其内部开发语言（APDL和UIDL）,对三维复杂槽型铣刀片进行了参数化建模及网格划分,为后期的温度场、应力场的有限元分析和槽型优选做好了准备.

高强度钢加工不同槽型铣刀片冲击破损实验研究

采用几种适合加工高强度钢的不同槽型铣刀片,通过对大型化工设备热壁加氢反应器的主体件——筒节材料3Cr-1Mo-1/4V(2.25Cr-1Mo-1/4V)钢的面铣加工,进行铣刀片冲击破损的实验研究。首先,采用正交试验设计法,进行几种不同槽型铣刀片加工高强度钢试验,通过试验揭示不同铣刀片冲击破损失效形式的差异;其次,在大量、系统的冲击破损试验基础上,采用数理统计的方法建立冲击破损寿命累积分布函数数学模型;进行冲击破损平均寿命比较,从而对不同槽型铣刀片进行优选。研究成果为实际生产中刀具破损这一关键技术问题及槽型优选技术的研究打下理论与试验基础。

基于2D元胞自动机的铣刀片温度场模型建立

铣刀片在切削过程中受到周期性的热冲击,切削热产生的恶劣的温度场对刀片造成破损,温度场在铣刀片切削过程中呈现出非常复杂的变化,研究切削热和切削温度的产生和变化规律是揭示刀具破损磨损的产生机理的重要手段.针对这一问题,采用元胞自动机思想,建立以元胞自动机理论为基础的2D铣刀片的温度场模型,模拟切削过程中温度的分布,解决其他技术无法精确计算刀片中温度场分布的问题.

端铣切削可转位铣刀片刃前区温度场分析

端铣切削难加工材料3Cr1Mo1/4V过程中产生切削高温,导致刀片破损速度加快,使用寿命降低.因此精确控制切削热和准确测量切削温度成为决定此类难加工材料切削性能的关键因素.通过可转位铣刀片断续车削模拟端铣切削的实验方案,利用红外辐射测温法分析切屑自由端表面的温度分布规律,并借助有限元软件的热传导单元获得刀-屑接触区及切屑内部的温度场分布.研究结果表明,断续切削实验方案及有限元模拟可有效用于铣刀片刃前区温度场分析,从切屑一侧研究切削热及切削温度,为优化设计铣刀片槽型,提高刀具寿命和加工效率等奠定基础.