轧件激励诱发CSP轧机振动问题研究

为研究紧凑式带钢生产(compact strip production,CSP)线轧机在轧制热轧钢板(steel plate heat commercial,SPHC)钢种时出现的强烈振动行为,利用在线监测系统对轧机进行工业现场试验研究,获得轧机在轧件厚度波动、咬钢冲击及压靠等工况下的信号特征,工业现场试验证实轧件对轧机动力学特性具有重要影响。通过建立轧件厚度波动影响下的轧制力数学模型获得轧制力波动特性,依据工况参数,利用ANSYS/LS-DYNA软件对轧机进行轧制过程仿真研究,求解获得轧制力波动特征,数值计算结果与轧制力模型理论分析结论相一致,在此基础上进一步探讨了由轧件厚度波动产生轧制力波动并激发轧机振动的机制。依据轧制速度与厚度耦合特性,在工业现场实施抑振试验,结果显示通过优化轧制工艺设定使得轧机振动频率分散、振幅大幅降低。该研究方法和结论可为同类振动问题提供参考。

铣削加工过程中的材料去除率计算

从切削几何、微元切削机理和刀齿轨迹计算理论角度推导了铣削力的几何理论解、近似积分解、精确积分解和简易计算四种方法。数值计算表明,当进给速度很小时,四种方法计算值近似相等,简易计算公式形式简单,可用于铣削面积和材料去除率的计算。当进给速度较大时,采用简易计算法(或几何理论解、近似积分解)的计算值会产生较大误差。

在Matlab/Simulink环境下的动态铣削力仿真

以圆周铣削颤振理论为基础 ,考虑瞬态切屑厚度及刀具有效前角对动态铣削力的影响 ,建立一种更准确且更实用的圆周铣削过程的动力学模型 .运用数字仿真技术 ,在 Matlab/ Simulink环境下建立铣削力系统的计算机仿真模型 ;利用已有的试验数据 ,对动态铣削力模型进行了仿真研究 .仿真结果表明 ,该模型的有效性和合理性 。

钛合金Ti6Al4V铣削加工中切削力的三维数值模拟

结合航空钛合金立铣加工的实际情况,提出了主、副切削刃同时进行切削的螺旋齿双刃切削有限元模型,进而利用该模型对航空钛合金Ti6A l4V进行了铣削加工切削力的三维数值模拟研究,得到了铣削过程中切削力的变化曲线和数值,揭示了铣削过程一个周期内切削力的变化规律.通过铣削力实验测得了相同切削条件下的切削力,实验结果与有限元模拟结果较为一致,证明所建立的有限元模型是正确的,可用于预报铣削力值.切削力三维数值模拟的研究为钛合金这种难加工材料切削加工工艺参数优化、刀具的合理选择及其优化设计奠定了基础,同时也为进一步有效控制钛合金航空薄壁零件因切削力作用引起的加工变形提供了新的研究手段.

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 。

一种改进的螺旋齿铣刀立铣切削力计算方法

计算铣削力是求解螺旋齿立铣加工动力学方程的一个重要的中间环节,普遍采用将刀具沿轴向离散成微元段逐个计算再求和的近似方法。基于线性切削力模型,通过变量替换将任意时刻判断刀齿是否进入切削区的窗函数从铣削力积分中消去,同时将铣削力积分上下限由整个轴向切入深度替换为实际进入切削区的刀刃段的方位角,得到可以直接计算的定积分。最后给出一种螺旋齿铣刀铣削力的解析计算表达式,在求解铣削动力学方程时能够简化铣削力的计算过程。仿真结果表明,该方法所需计算量与求解直齿铣削动力学方程相当,并且不存在刀具轴向离散导致的误差,能够有效提高螺旋齿立铣动力方程的求解效率。

考虑刀杆柔性的周铣加工表面创成模型——实验验证

件以圆柱螺旋铣刀周铣加工过程为研究对象，在考虑主轴偏心以及刀杆的静、动态变形等影响因素的前提下，建立一种考虑刀杆柔性的周铣加工表面创成模型。基于该模型，用相应的高效数值仿真算法，对给定稳态和非稳态两种切削条件下的铣削加工表面形貌进行仿真，并与实测加工表面进行对比。

考虑过程阻尼的圆弧刃铣削淬硬钢极限切深

为了研究圆弧刃铣刀动态铣削过程中的过程阻尼情况,通过分析刀具结构的几何参数和工艺参数,对现有的模型进行整合优化,建立了圆弧刃铣刀过程阻尼的动态铣削数学模型.基于改进的数学模型,计算出后刀面侵入体积,并进行大量切削稳定极限实验,得到了高速下的极限切深.同时,应用Matlab和ANSYS软件解算得到铣削模态方程的过程阻尼系数,结合能量平衡方程,给出了淬硬钢耕犁力系数,进而预测极限切深.仿真结果表明,刀具后角和刃口半径对过程阻尼影响显著,预测极限切深与实验结果一致.

基于Deform-3D的转子轮槽加工切削力仿真研究

针对汽轮机转子轮槽铣削加工中工艺参数难以确定的问题,利用Deform-3D软件对转子轮槽铣削过程中的切削力进行了仿真研究。建立了轮槽铣削仿真模型,分析了不同切削用量在转子轮槽铣削过程中对切削力的影响,找出了背吃刀量等参数对切削力的影响规律,从而为转子轮槽铣削加工过程参数的优化提供了借鉴。

立铣加工过程中的微元铣削力建模分析

针对单纯通过高速切削技术制造某些大型飞机零件过程中,存在难以控制的加工变形和较强表面残余拉应力分布等突出问题,以直齿和螺旋齿立铣加工过程为研究对象,基于微元切削机理,通过对刀齿铣削过程的分析,建立动态铣削加工仿真模型,导出铣削面积、铣削力、主轴扭矩、铣削功率与切削用量的关系.数值模拟结果与试验值较吻合,表明该模型可以实现动态铣削力预测,优化切削用量.

铣削加工过程动力学建模、仿真研究现状与展望

对铣削加工过程参数进行准确预测,对于实现无颤振高效铣削至关重要。对铣削加工过程动力学建模方法与原理、仿真算法与工程应用等进行了综述。首先,将切削过程建模方法归纳为经验法、解析法、有限元法及力学方法 4类,并分析了其各自特点。其次,详细介绍了静态切削力建模与动态切削力建模,并给出了其各自的应用场合。再次,对几种典型铣削加工稳定性分析方法的实现原理、优缺点和应用场合进行了对比,为采用合适的稳定性分析方法提供了理论依据。最后,介绍了铣削加工表面形貌预测常用的两种方法。上述分析得出的结论可为该领域深入研究与工程化应用提供理论指导。

一种切削力信号分析系统的开发及应用试验

切削力的测量与分析对刀具状态的监控、加工质量的保证具有重要意义,并广泛地被现代机械制造企业所重视。文中首先简要说明了切削力信号分析系统的开发过程,包括硬件的组成及使用,分析系统软件的总体设计和各模块的构建。其次,利用所开发的切削力信号采集与分析系统自行设计了切削试验,并对实验结果进行了分析和处理。最后,将试验结果与切削力建模与仿真结果做了比对,验证了本信号采集与分析系统设计的合理性和使用的准确性,对实际生产中切削力的控制具有一定的指导意义。

基于瞬时铣削力的球头铣刀铣削力系数辨识

面向多轴铣削加工的铣削力预测,提出了基于瞬时铣削力的球头铣刀铣削力系数辨识方法.首先建立了铣削过程中刀具的瞬时坐标系来准确描述多轴加工中刀具的位置和位姿,在此基础上建立了球头铣刀任意位置和位姿的通用铣削力模型,即建立了铣刀刀刃微元的切削弧长,刀刃微元的切削宽度和瞬时未变形切削厚度的数学模型.然后根据铣削力模型推导了基于瞬时铣削力的铣削力系数辨识模型.最后通过铣削力系数辨识实验和铣削力仿真计算,验证了方法的正确性和可靠性.

铣削力建模与仿真

对螺旋刃周铣铣削力进行了建模,在建模中考虑了切削厚度变化对镜削力影响的指数关系,铣刀偏心对实际切削厚度、切入与切出角、铣削力波动的影响,并提出了用实测镜削力识别铣刀偏心和钝削力系数的方法。仿真的铣削力与铣削试验实测的铣削力达到非常好的符合。

5083铝镁合金薄壁件整体数控铣削试验及优化

铝镁合金因其具有质轻、导热导电性好、阻尼减振、电磁屏蔽等优异性能,在航天航空领域具有广阔的应用。主要研究大型整体铝镁合金壳体薄壁复杂结构件的高速数控加工工艺及工艺优化。正交试验和极差分析表明,铣削力和加工变形的主要影响因素是切削深度轴向切深,肋板和腹板的表面粗糙度的主要影响因素为每齿进给量,最优的工艺参数组合为:切削速度350 m/min,每齿进给量0.0 5mm/z,切削宽度10 mm,切削深度1 mm.通过多元回归分析,获得了铣削力、表面粗糙度、薄板厚度的经验公式,经验公式的精度都在0.9以上。以加工表面粗糙度为研究对象的单因素对比试验表明,最佳的走刀方式为跟随周边铣削方式。最后,通过有限元仿真对整体薄壁件铣削试验及优化进行验证。

基于ABAQUS的钛合金螺旋铣孔仿真及试验验证

为了提高螺旋铣孔的制孔质量,需要预测加工过程中的切削力大小规律。通过ABAUQS/Explicit求解器模块对螺旋铣孔进行试验验证,分析并建立了钛合金螺旋铣孔仿真中的一系列模型,提出综合位移分离法和能量分离法来定义材料的分离属性。针对螺旋铣孔的特殊运动路径,运用连接器与边界载荷条件协同模拟实现。通过仿真模拟得出螺旋铣孔加工中切削力的变化规律,同时分析了最大应力应变的属性和分布特点。

球形磨头单颗磨粒铣磨力模型与仿真研究

建立明晰的单颗磨粒铣磨力模型是深入解析球形磨头铣磨加工机理及工程应用的关键。通过分析磨头上单颗磨粒的铣磨过程,考虑磨头偏角的影响,建立了球形磨头上单颗磨粒铣磨力数学模型;对单颗磨粒进行多组铣磨仿真实验,分析铣磨参数对铣磨力的影响规律。结果表明:在磨粒的单次铣磨过程中,铣磨深度从20μm增大至50μm,铣磨力增大了2倍;磨头偏角从30°增至60°,轴向铣磨力增大80%,法向铣磨力减小60%;铣磨速度发生变化,铣磨力基本保持不变。磨粒铣磨力数学模型与有限元仿真结果在铣磨力变化规律和数值上吻合度较好,平均误差为4.8%。