钢轨铣磨车铣削刀组建模与优化

在分析钢轨铣磨车作业原理的基础上,对钢轨铣磨车的铣削刀组进行建模,并利用最优化理论及最小二乘法原理,计算出目标轮廓为60 N钢轨轮廓时钢轨铣磨车的铣削轮廓和铣削精度;建立铣削精度评价指标,从铣削范围、铣削刀粒数量、铣削刀粒样式和分段点设定等多角度,对钢轨铣磨车的铣削刀组进行优化,从理论上提高了钢轨铣磨车的铣削精度;计算出目标轮廓为60 N钢轨轮廓时铣削刀组的优化结果,给出优化后铣削刀组中铣削刀粒的空间布局。

基于填充曲线刀具路径的数控铣削过程物理仿真

研究了采用一类填充曲线刀具路径进行数控铣削加工时 ,铣削过程的动态特性。推导了带有一般意义的瞬时名义铣削厚度算式 ,并通过数字物理仿真 ,探讨了填充曲线刀具路径对铣削过程颤振的抑制作用。结果表明 ,提出的截法线法能有效地解决数控铣削过程瞬时名义铣削厚度的计算问题 ,同时对不同刀具路径的铣削过程动态特性仿真结果表明 ,Hilbert填充曲线刀具路径能有效地抑制铣削过程再生颤振的发生与发展 。

凸曲面拼接模具球头铣刀的瞬时铣削力预测

在曲面模具拼接区域球头铣刀铣削过程中,刀具载荷变化大,瞬态铣削力有突变现象,影响模具拼接区域的加工精度和表面质量。为了预测拼接区域球头铣刀的瞬态铣削力,首先,建立考虑冲击振动的球头铣刀三维次摆线轨迹方程,得到瞬时未变形切屑厚度模型;然后,基于铣削微元的思想,建立凸曲面双硬度拼接模具球头铣刀的瞬态铣削力模型,该模型能够综合考虑拼接区冲击振动、硬度变化、刀具工件切触角度变化对瞬态铣削力的影响;最后,进行凸曲面拼接区域球头铣刀铣削加工实验。实验结果表明,预报的瞬态铣削力和实验测量结果在幅值上和变化趋势上具有一致性,在平稳切削时最大铣削力预测误差值基本在15%以内,验证了该模型能有效地预报凸曲面模具拼接区域球头铣刀的瞬态铣削力。

铣刨机旋转多刀铣削阻力的数值计算

为计算沥青路面冷铣刨机的旋转多刀铣削阻力,将单把刀具旋转变厚度铣削的任一瞬时近似为等厚度平移切削,平移速度为刀具刀尖点轨迹的切线速度,以剪切破坏建立了单刀铣削阻力计算模型;将任一时刻各刀具铣削阻力的向量叠加作为该时刻铣削转子的旋转多刀铣削阻力,得到了旋转多刀铣削阻力切向分力的数值计算方法。结合试验数据,以铣削接触面截面积为自变量修正了单刀铣削阻力计算公式,并对比了冷铣刨机试验样机旋转多刀铣削阻力切向分力的实测值与理论计算值,结果表明二者线性相关,相关系数R2=0.9;进而修正了旋转多刀铣削阻力切向分力的计算公式,分析了理论计算值的误差来源。所提出的单刀铣削阻力和多刀铣削阻力计算模型可为旋转类多刀具切削阻力数值计算提供参考。

基于蒙特卡洛法的铣削让刀误差概率分布预测

基于斜角切削理论,建立铣削力计算模型,求解得到铣削力.构建薄板受力变形的挠度函数,结合刀具的受力变形求解刀具-工件耦合变形的铣削让刀误差.采用神经网络拟合方法,求出输入铣削参数与输出最大让刀误差的函数关系.考虑刀具参数、材料参数、工件参数以及加工工况等随机参数对金属切削的影响,利用蒙特卡洛方法,对输入参数进行抽样,将参数样本代入神经网络拟合的函数模型中,获得铣削让刀误差样本,并分析其概率特性,从而提出一种铣削让刀误差的概率分布预测方法,较确定性计算铣削让刀误差的方法更加符合实际.

基于材料特性的飞刀铣削加工表面粗糙度模型的研究

为了更好的预测飞刀铣削加工的表面质量,针对工件材料自身性能进行研究。通过对切屑形成机理和材料力学性能的分析,并引入最小未变形切屑厚度。得出材料特性对表面的影响形式为回弹和侧流。基于以上两种形式,结合微观切削模型中,各加工中相关参数的关系,建立了新的表面粗糙度模型。通过验证实验,该模型具有良好的预测精度,误差范围控制在8.382%以内,同时最高精度为1.582%。

加装气浮飞刀铣削装置的车床改造及应用

为了实现细轴上微小平面的精密加工,研制了一套飞刀铣削装置,该装置的主轴采用空气静压轴承,回转精度为0.1μm。将其加装在精密数控车床的工作台上,配合成组车削刀具,使工件能在一次装夹过程中,按照数控指令实现车削轮廓及飞刀铣削出微小平面,从而提高微小平面的加工精度。研究了气浮飞刀切削速度、背吃刀量和进给量等主要切削参数对微小平面表面粗糙度的影响规律。在0.4mm×0.4mm范围内的平面,其尺寸和位置精度±2μm,平面度小于1μm,表面粗糙度值达Ra0.03μm。

超精密飞刀铣削主轴位姿影响分析及实验研究

针对超精密飞刀平面铣削中主轴空间位姿倾斜量对工件平面度的影响问题,建立了主轴空间位姿与工件平面度的对应数学模型,由仿真结果可以确定工件平面度与主轴空间位姿的定量关系。根据工件平面度对应的主轴空间位姿精度,提出了主轴空间位姿精确快速测量和调整方法。采用直径为50mm的Al6160工件进行了实验,在完成主轴位姿测量和调整后,工件平面度由2.28μm提高到了0.86μm。实验结果表明:在空间主轴位姿数学模型基础上,通过在位测量方法定量确定位姿误差,可有效提高加工精度,将工件面形提高到亚微米级水平。

单齿飞刀铣削航天薄壁件加工工艺优化研究

针对航天薄壁件加工过程中的变形问题,基于正交试验方法优化航天薄壁件飞刀铣削参数组合,采用极差分析法并绘制试验指标与各试验因素间的关系曲线图得出了各因素对加工质量的影响程度,并以此为基础优化参数,进行航天薄壁件铣削加工工艺优化研究。试验表明:主轴转速n和刀具圆弧半径r对工件表面质量影响较大,且各因素对表面粗糙度的影响程度大小顺序为:主轴转速、刀具圆弧半径、刀具后角、进给量、背吃刀量。采用优化后的工艺参数加工试验,当r=1.1mm、a0=8mm、f=8μm/r、ap=1μm和n=950r/min时,得到了表面粗糙度Ra为72nm的质量表面。

超精密飞刀铣削加工工艺参数优化

在分析了影响飞刀铣削加工工件表面粗糙度主要因素的基础上,确定了包括切削参数在内的优化参数。综合考虑加工效率和加工精度的要求,提出了飞刀铣削加工的统一目标法,并给出了加工时间和表面粗糙度Rt的求值公式,以及优化参数的约束条件。采用改进后的遗传算法得出了优化后的加工参数,并与由经验参数得到的加工时间和Rt进行了对比。结果表明:采用优化后的参数比采用经验参数的加工效率更高、表面质量更好,优化算法是有效可行的。

一种新的铣削力模型

提出了一种新的三维非线性铣削力模型，以圆柱螺旋铣刀为例，依据一次切削实验测试结果识别出切削力系数，进而以不同的切削参数对加工过程的铣削力进行数值仿真．计算结果和实验结果表明了用该模型模拟铣削力的有效性和正确性．

淬硬钢的高速数控铣削加工策略

本文分析了模具加工中淬硬钢高速数控铣削的铣削力、刀具磨损及加工策略,为淬硬模具材料的高速数控加工提供了实用依据,实践证明,效果良好。

铣刀的力学和动力学广义建模

本文介绍工业上使用最多的立铣和镶齿铣刀的广义数学模型。立铣刀的几何形状用环绕刀体参量外形的螺旋槽建模。镶齿铣刀的刀刃几何，用每一刀片的局部坐标系定义，并用刀具总坐标系在刀体上对其定位和定向。对两种情况用数学表达了刀刃的坐标。使用铣削时的纯运动学，包括刀具和工件两者的结构振动，估计每一切削点处的切屑厚度。用沿与工件接触的每一切削刃或刀齿积分处理，可预断出任意立铣刀和镶齿铣刀的切削力、振动、表面粗糙度及颤振稳定性图。对螺旋锥球头、大圆 孤立铣刀和镶片铣刀，预断和测量出的切削力、表面粗糙度和稳定性图，为提出的广义立铣分析的有效性作了说明。集成到先进切削加工模拟程序中的算法，可用于铣削加工中的工艺计划，以避免颤振、扭矩和功率极限约束及尺寸形成误差。

椭圆腔的飞万铣削法及其干涉问题

椭圆以其聚焦性质在光学领域中有着独特的应用。例如,在激光发生器中,常将氙灯放在椭圆的某一个焦点A上(见图1),而将激光棒置于另一焦点B上,这样氙灯发出的普通光经椭圆内腔反射后在B点聚焦照在激光棒上,从而产生激光。

基于金刚石铣削伺服的微纳机械制造系统研究

复杂微纳结构表面指一类具彳丁多层次及多尺度周期结构，且主要特征尺寸介于数十纳米至数十微米的功能表面，在诸多领域被广泛认为极具发展前景。为突破现行机械加工方法对复杂微纳结构的创成能力，本文融合刀具伺服车削与飞刀铣削原理性优点。

TOOL WEAR PATTERNS AND MECHANISMS OF SOLID CEMENTED CARBIDE IN HIGH-SPEED MILLING OF ALUMINUM ALLOY

The wear patterns and wear mechanisms of solid cemented carbide are analyzed in high-speed milling of aluminum alloy. Results show that the dominant wear patterns are coating damage, crater wear, micro-chipping, breakage, and so on. The main wear mechanisms are adhesion, diffusion and fatigue. Compared with conventional speed machining, the effect and impact of thermal-dynamical coupling field play an important role in the cutting tool wear in high-speed milling of aluminum alloy.

基于正交试验的KDP晶体加工工艺优化研究

KDP晶体加工工艺受多种因素影响。基于正交试验方法优化KDP晶体卧式飞刀切削参数组合,采用极差分析得到了各因素对加工质量影响程度的大小,并以此为基础优化参数,进行KDP晶体切削实验。试验表明:各因素对表面粗糙度的影响程度大小顺序为刀具圆弧半径、进给量、刀具前角、主轴转速、背吃刀量;各因素对表面波纹度的影响程度大小顺序为刀具圆弧半径、进给量、刀具前角、背吃刀量、主轴转速。采用优化后的工艺参数加工试验,得到粗糙度R_a0.028μm、波纹度W_a0.033μm的光滑表面。

KDP晶体飞刀铣削加工参数对表面质量影响的实验研究

本文通过实验研究了刀具前角、背吃刀量及进给量对KDP晶体表面粗糙度及表面波纹度的影响规律。研究结果表明,采用单点金刚石飞刀铣削方法加工KDP晶体光学元件的最佳刀具前角为-45°;背吃刀量对已加工表面的粗糙度影响不大;表面粗糙度随进给量增加而增大;已加工表面的波纹度与机床的工作状态有关,需采用合理的加工参数组合来保证。