五轴数控机床轮廓误差计算和预测方法

轮廓误差是评价五轴数控机床加工性能的重要指标。为了计算和预测轮廓误差,提出了一种基于Simulink数字孪生(SDT)模型的计算和预测五轴机床轮廓误差的方法。首先,以“S”形试件为研究对象,利用UG软件得到了加工G代码和刀位信息,利用刀位点和刀具的几何关系计算得到了加工表面点云,同时考虑了刀具轨迹和刀轴姿态,根据NURBS曲面拟合方法,拟合出了理想和实际加工表面;然后,利用霍斯豪夫距离计算了预测点和实际加工表面的法向距离,即轮廓误差,同时在欧式空间中预测了非可展直纹面加工中出现的过切、欠切和奇异点缺陷,轮廓误差在69μm到241μm之间,表明实际加工特征和数字孪生模型预测结果一致;最后,利用残差平方和来评价拟合精度,计算了目标面平均轮廓误差。研究结果表明:五轴轮廓误差计算精度提高了37%,与雅克比矩阵方法相比,计算效率提高了25%,正反向计算误差在±0.6μm之内,证明了该方法的有效性。该结果可为后续机床数字孪生建模、轮廓误差计算与补偿提供一定的参考。

纤维方向角对侧铣加工CFRP表面质量影响

针对CFRP在侧铣过程中的加工缺陷进行研究,采用斜角切削方式,基于仿真手段从切削力的角度探究纤维方向角对材料表面质量的影响。实验结果表明:纤维方向角对切削力的大小有很大影响,切削力趋势为F_x(0°)>F_x(45°)>F_x(135°)>F_x(90°);顺纤维切削的表面质量优于逆纤维切削的表面质量,且在顺纤维切削时,切削力越大,最大毛刺长度越短,表面质量越好。

热轧带钢精轧机入口导卫装置的改进

分析了热轧带钢精轧机入口导卫装置存在的问题,针对精轧机入口导卫装置侧导板本体动作中常出现卡阻、动作精度低等问题,改进了定位方式和螺栓连接形式,提升了动作精度,使卡阻问题得到解决,从而减少了设备维护工作量,确保板带的轧制精度与穿带的稳定性,降低了生产成本及安全风险。

考虑刀具偏心的五轴侧铣加工瞬时未变形切屑厚度模型

在五轴侧铣加工过程中,两个旋转轴运动使得刀具姿态实时变化,增加了IUCT计算的复杂程度,为保障其计算精度往往采用较为耗时的计算方法。为了解决五轴侧铣铣削中IUCT预测效率低下的问题,提出一种考虑刀具跳动的IUCT计算方法。首先建立刀具的几何模型,沿刀轴方向将刀具离散,获得当前切削点的坐标。其次,根据两个相邻刀具的位置关系推导出IUCT的显性表达式。最后,通过对比该模型和现有模型,结果表明,所提出的IUCT预测模型不仅具有良好的计算效率,同时具有较高的预测精度。

道路路侧台阶铣刨机液压控制系统设计

在传统的道路路侧台阶铣削过程中,铣刨机在工作时,需要先对路面进行垫料处理,耗时耗工且效率低、成本高。针对此问题,文章介绍一种在高速公路改扩建项目过程中用到的台阶专用铣刨装备——道路路侧台阶铣刨机。主要从道路路侧台阶铣刨机的结构特点、液压控制系统技术方案、冷却水路系统设计、重要元器件型号选用等方面进行阐述,整机设计结构简单轻量化。液压控制系统是由一个液压泵带动铣刨鼓同时进行回转运动和上下往复运动,速度快、结构简单、切削性能好、节约能源,冷却水路从变速箱获得动力后驱动洒水泵工作,将罐体内部的水通过管道和喷头喷洒出去,最后根据工况选定液压系统动力元件液压泵、液压马达和执行元件液压缸的型号。道路路侧台阶铣刨机优良的性能为高速公路建设进度和铣刨质量提供了有力的保障。

立铣刀侧铣加工剖分式直齿锥齿轮时的刀位求解

针对剖分式直齿锥齿轮齿面的立铣刀铣齿加工,本文提出了一种立铣刀侧铣加工剖分式直齿锥齿轮时的刀位求解方法。根据直齿锥齿轮齿面成形原理,建立了齿面加工坐标系,分析了剖分体的齿面加工路径。通过刀具位置及其姿态分析,进行了齿面数控加工过程的刀位求解,得到了在剖分轮坯上切齿时刀心坐标、刀轴矢量的显函数表达式。在此基础上,通过后置处理及数控加工编程,结合VERICUT软件进行了切齿加工仿真及结果分析。通过侧铣加工及测量实验,验证了本文提出的立铣刀侧铣加工剖分式直齿锥齿轮时刀位求解方法的可行性和正确性。实验结果表明:加工出齿轮的齿距极限偏差为25.3μm,齿距累积总偏差为21.8μm,径向圆跳动偏差为38.3μm,齿廓总偏差最大偏差为5.6μm,齿廓形状公差最大偏差为2.6μm,所有加工偏差值均在正常的范围之内,且达到了规定的特大型直齿锥齿轮的精度标准。

钛合金型面侧壁铣削力建模与仿真

钛合金型面件侧壁的铣削一般采用整体硬质合金立铣刀进行加工,因切削力的影响,加工过程较难控制且会产生零件变形,对铣削力进行建模和预测是控制加工变形的有效措施。通过圆柱螺旋立铣刀微元切削力矢量求和及合成,建立了整体立铣刀侧面铣削过程中的瞬态切削力预测模型;采用不同进给速度条件下的铣削力辨识试验,并对平均切削力试验数据进行数值线性拟合,获得了钛合金侧面铣削试验圆柱螺旋立铣刀的剪切力和犁耕力系数。计算了不同切削参数下的四刃整体硬质合金立铣刀的瞬时切削力,并结合钛合金侧面铣削试验验证了所建立的仿真模型的有效性。这为钛合金结构件侧面铣削加工工艺参数的制定和优化选择提供了理论指导依据。

基于组合型阈值分割的在线立铣刀侧刃磨损测量

在实际生产中,现场测量立铣刀侧刃磨损是一项艰巨的工作.光照条件、刀具空间几何形状和初始位置的标定等因素对刀具磨损参数的测量精度影响很大.针对上述问题,提出了一种基于组合型阈值分割方法的在线立铣刀侧刃磨损测量方法,在保证测量精度的情况下最大限度地获取刀具磨损参数的有效信息.首先,提出一种图像剪切策略对捕捉到的磨损区域不同光强下的原始照片进行预处理,选取弱光下的刀尖区域和强光下的均匀磨损区域作为数据源;其次,对该数据源采用包含改进的直方图法和局部阈值分割法的组合型阈值分割法进行磨损区域提取;然后,将两种方法的结果进行叠加,去除磨损区域以外的多种噪声,并根据第1步的剪切位置,将分割后的刀尖区域图像与均匀磨损区域图像拼接,得到完整的磨损区域;最后,利用最小二乘法求出原始切削刃位置,标定磨损区域图像,计算刀具磨损参数.在立铣刀磨损实验中,测得侧刃的最大磨损量的精度大于98%,最大误差不超过5μm.实验结果表明,本文提出的方法能够获取全面的磨损区域信息,给出完整的磨损区域和精确的刀具磨损参数,有助于更加可靠地评估刀具磨损状态.

冷轧S6可逆式轧机下侧支撑定位键失效分析及结构改进

针对某公司引进的德国安德里茨S6十八辊轧机的下侧支撑定位键自投产以来因定位不准、牌坊键槽受力面损坏造成轧机不能稳定运行而严重影响轧机正常生产的问题,根据实际情况对定位键进行受力分析,并结合生产运行情况,重点对特殊异常状态下的定位键失效问题进行分析,提出了将2个定位键结构改进为键与键套相配合的结构形式。经实践表明,改进定位键结构后,大大提高了定位键的安全系数,彻底解决了定位键失效问题。

立铣刀侧铣加工FV520B不锈钢的铣削力模型

基于瞬时刚性铣削力模型建立了立铣刀侧铣FV520B不锈钢的铣削力模型,考虑了立铣刀侧铣时刀具侧刃与工件的接触区域以及参与切削的切削刃数量,通过立铣刀侧铣FV520B不锈钢铣削力测试实验来标定铣削力模型中的铣削力系数。结果显示,侧铣实验获得的铣削力系数更加符合立铣刀在大切深和刀具变形较为明显的工况。对比实验结果与铣削力模型预测值发现,该模型能够较好地预测铣削力。

轮廓铣削侧面粗糙度理论建模与验证

轮廓铣削侧面粗糙度是评价轮廓铣削加工质量的重要指标,为获得能反映轮廓铣削侧面粗糙度的理论模型,提出一种考虑轮廓曲率半径的三轴铣削侧面粗糙度理论模型。针对轮廓包含的基础图形分类,分析刀具运动轨迹与加工表面形貌的几何关系,分别建立考虑轮廓曲率半径的直线铣削、凸弧铣削和凹弧铣削的侧面粗糙度理论模型。以四刃平底立铣刀为铣削刀具,在不同曲率半径和刀具半径下进行轮廓铣削试验,验证构建的粗糙度理论模型。结果表明,构建的直线、凸弧和凹弧的侧面粗糙度理论模型的预测效果与实际测量值具有相同的趋势,且预测精度较高,证明了所建立的铣削侧面粗糙度理论模型的有效性,该研究充实了粗糙度建模的理论研究。

Z-High连轧机侧支撑系统国产化研究及应用

针对2#RAP线连轧机独特的Z-High侧支撑结构,并且为国内核心专利部件,太钢仅有外形示意图且采购进口备件需花费高额费用的问题,利用现场生产工艺,对侧支撑的结构进行深入研究。针对该新型Z-High连轧机进行系统性的轧机轧制受力分析并对比理论验证,为轧制工艺提供理论应用基础;通过试验和现场测绘,形成Z-High轧机的侧支撑有效制造图纸,实现了进口关键核心部件的国产化,打破了国外技术壁垒。

铜带坯双面铣机列的优化

文章着重介绍了针对某铜合金双面铣机列投产后出现的各种设备、质量问题,进行的改造和优化。结果表明,通过增加水洗刷辊箱、开卷导向辊、钢丝刷、光电传感器,以及调整切削液浓度、流量,整定上下铣刀压板高度差0.2mm后,可有效提高双面铣设备运行的平稳性,改善带材表面质量,充分发挥设备性能,提高成品率。

基于特征的直纹面5轴侧铣精加工刀位计算方法

提出了基于加工特征的直纹面5轴侧铣精加工刀位轨迹的计算方法,给出了误差估算方法。通过对直纹面微分几何特性的研究,用扭曲度来刻画直纹面特征,将直纹面划分为可展化曲面和非可展化曲面。对于可展化曲面,通过调整直纹面上母线方向的变化规律,使之成为可展曲面,以便在加工中获得无脊棱的光滑曲面;对于非可展化曲面,提出用最小偏置角原理来求取刀轴矢量,以使加工误差在刀具与被加工曲面切触状态下趋于最小,最终获得无干涉刀位轨迹。

常规热连轧精轧稳定性的影响因素及控制措施

石横特钢1780mm热连轧生产线于2022年4月建成投产,在热负荷试车期间,中间坯镰刀弯、精轧速度和入口温度、轧机负荷分配、活套张力等因素影响了精轧轧制的稳定性。通过改善中间坯质量、减少中间坯温降、优化穿带速度以及活套控制等措施,精轧稳定性明显提升,提高了板形和终轧温度的命中率。

开式整体叶盘四坐标侧铣开槽粗加工轨迹规划

为了提高开式整体叶盘的粗加工稳定性,在粗加工阶段,提出采用将自由曲面蜕变为直纹面的方式简化开式整体叶盘通道开槽加工的难度,实现稳定切削。讨论了直纹面逼近自由曲面的算法,提出了一种新的刀轴矢量计算方法,并基于直纹面给出了开式整体叶片通道四坐标侧铣粗加工数控编程方法,规划出了无干涉的刀位轨迹。实例验证表明,采用该方法可快速有效地实现开式整体叶盘的开槽粗加工,并可提高开式整体叶盘加工中的稳定性。

高速侧铣镍基合金Inconel 718切削力试验研究

采用整体式涂层硬质合金立铣刀对镍基合金Inconel 718进行了高速侧铣试验,研究了切削参数(包括切削速度、进给量、轴向切深和径向切深)的变化对切削力的影响。研究发现,随着轴向切深的增大,切削力先增大后减小,这主要是由于刀具在切削力的作用下产生了一定程度的弯曲变形和扭转变形,改变了刀具的整体刚度;随着切削速度、每齿进给量和径向切深的增大,切削力的值呈现线性增加的趋势,其中对切削力变化影响最大的是切削速度。

空间凸轮廓面侧铣加工及最小二乘优化刀位方法

通过对空间凸轮非等价加工方式下理论刀轴轨迹曲面微分几何特性的研究,表明加工空间凸轮工作廓面必然存在法矢异向误差。为寻求加工误差最小的最佳刀轴矢量,提出了数控侧铣加工空间凸轮廓面的方法。根据实际刀轴轨迹面是直纹面的性质,以NURBS直纹面重构理论刀轴轨迹面,采用最小二乘优化方法确定侧铣加工刀位,给出了理论加工误差模型,并通过实例的数值计算和加工实验结果证明了该方法的有效性。

直纹面四坐标侧铣数控加工中的误差分析

将四坐标侧铣加工存在的加工误差分为由四坐标加工自身的局限性引起的误差和法矢异向引起的误差两种 ,分别对这两种误差的产生原因进行了分析并给出了计算公式 。

高速侧铣淬硬模具钢表面粗糙度

使用12mm直径的TiAlN涂层的整体硬质合金圆柱立铣刀，对热处理硬度为41HRC的3Cr2Mo（AISI P20）钢进行了高速侧铣试验．利用表面轮廓仪测量了表面粗糙度．通过单因素试验结果和正交试验结果分析，研究了切削速度、每齿进给量和切削宽度对表面粗糙度的影响，得出影响表面粗糙度的主要因素是每齿进给量和切削速度，并建立了表面粗糙度试验预测模型．试验中所使用的切削参数为主轴转速8000～20000r／min．每齿进给量0．025～0．125mm／tooth。切削宽度0．1～0．3mm．