基于数字孪生机床模型的加工路径优化研究

制造业个性化加工转型对数控机床加工控制提出了更高的要求,针对固定工况构建的数字孪生模型无法适应生产要求进行加工路径的调整问题,本研究提出了以改进的遗传模拟退火算法(IGASA算法)嵌入到数字孪生机床模型,根据实际加工需求,构建了走刀长度与换刀成本综合最小化的目标函数,并设定了数控加工运动干涉约束、重复走刀约束、基元加工顺序约束、刀具寿命约束四种约束,以IGASA算法进行目标求解,以获取到最优加工路径。同时,通过数字孪生机床模型实现对数控机床的虚拟映射,实时获取加工数据与数控机床运行数据,并根据数据变动,采用IGASA算法进行最优加工路径的自适应更新。验证表明,该方法可以重新进行加工路径的更新,案例中的加工路径长度缩小了141.56mm,表明该方法的有效性。

离轴抛物面超精密加工轨迹时间序列控制方法

离轴抛物面超精密加工轨迹容易出现不可控轴与可控轴位置势函数不一致现象,影响加工次序,导致加工效果不理想。针对该问题,提出了离轴抛物面超精密加工轨迹时间序列控制方法。分析离轴抛物面超精密加工过程,计算点与点之间的旋转角度。以机床零点为基准,将笛卡尔坐标系中零件外形表达式转化到柱坐标系中,使工件方程的坐标系完成转换。将加工轨迹点时间间隔映射成0~1的数值,设定各个处理时间内时间权重,使得各个加工时间点间交互作用。检测基于轨迹点分布聚簇性的加工轨迹,分析加工轨迹聚集特性,消除各种轨迹之间的时间间距对轨迹的影响。采用PMAC的时基控制方式,保证不可控轴与可控轴位置势函数一致。以移动点更新速率为主要计算参量,将实时输入频率作为时基控制的输入频率,以非控制轴为输出频率,由此实现加工轨迹时间序列的时基控制。通过试验验证结果可知,该方法能够获取以(-150,300,0)为加工轨迹中心的完整超精密加工轨迹,且不会出现投影畸变现象,有效控制加工轨迹时间序列。

机械工件切削中积屑瘤问题的改善对策

在机械工件的切削过程中,被切金属层在切削刃和前刀面的作用下,受挤压而产生以剪切滑移变形为主的塑性变形,会有少量切屑分子粘结在车刀刀刃部位的边缘,从而产生坚硬的积屑瘤。因此,分析积屑瘤的产生机理、弊端以及影响积屑瘤产生的主要因素,提出了抑制和消除积屑瘤的对策,以提高机械工件的加工合格率。

机械工件切削中鳞刺问题的探析

金属切削加工在机械制造业中占有重要的地位。切削工艺包括有车、刨、钻、铣等不同的类型,利用切削刀具从毛坯上切除多余的金属,以获得要求的形状、尺寸和表面精度零件的加工方法。金属工件的切削加工过程中,在已加工工件表面形成的鳞刺会严重影响工件表面质量。本文通过对鳞刺的产生原因和形成机理进行深入的探讨,并从中分析出抑制或减少鳞刺产生的具体方法,减小已加工表面粗糙度,从而达到改善金属切削加工工件表面质量的目的。

汽车发动机热平衡分析与优化

汽车热平衡是车辆的热控技术和性能研究中的一个关键问题。当热平衡不理想时,冷却液的温度不能保持恒定,持续升高,就会引发发动机的热保护而限扭,即使达到稳定,也会因为冷却液不在正常的工作状态,造成燃油消耗和尾气排放不佳。该文从汽车热平衡的根本原因入手,对发动机进行了全面的研究,采用了水路和气路两种方式进行了热平衡的分析,达到了预期的目标。并已完成了台架的气蚀和可靠性测试。

高速高精度切削加工中数控机床动态特性的测量方法研究

为了解决数控机床在进行高速高精度切削加工时对于动态特性测量精准时不足的问题,提出了基于快速扫频正弦切削的数控机床动态特性测量方法。该方法的本质是将加工时的切削力作为激振力,并进行试验模态的分析,主要保证进给量恒定的情况下,对圆柱形工件进行正弦轮廓的切削,并且不断提高主轴的转速,实现将切削力转化为CNC车床频率响应函数的激励输入。经试验结果表明,对比常规的冲击测试,该方法测试获得的共振峰值中柔度下降了约6.7%、频率下降了约16.7%,同时该方式可以直观地识别出非线性影响,可助力于实现对高速高精度切削加工中数控机床动态特性的精准测量。

基于模拟退火算法的数控机床热误差补偿方法

为提高数控机床的精度,基于模拟退火算法设计数控机床热误差补偿方法,分别建立机床内部零件沿X轴、Y轴、Z轴方向做平移与旋转运动时的变化矩阵,计算电动机与轴承的发热量,二者相加后就可以得到高速运动下机床发热量。基于模拟退火算法建立热误差偏移补偿模型,获得系统温度的状态参量,得到温度下降后求和单元的传递函数,计算偏移补偿模型内X轴、Y轴、Z轴上经过多次迭代后的位置。设计数控机床热误差补偿算法,得到数控机床热误差补偿结果。实验结果显示,该数控机床在Y轴上的热误差值较小,但是在X轴与Y轴上的热误差较大,经过误差补偿后,其热误差分别降低至1~2 m m和0~1 m m,可见该热误差补偿方法效果较好。

硬质合金刀具在金属切削中的应用优化

硬质合金刀具以其高耐热性、韧性等特点,在金属切削中具有良好的应用价值。分析金属切削原理,明确优化硬质合金刀具应用质量需要严格把控刀具的各项参数。具体加工中,技术人员应根据具体加工需求确定硬质合金刀具材料、结构及其前角、切削刃倾角等参数。为充分发挥硬质合金刀具的应用优势,提出合理选择切削工具材料、充分应用仿真技术、选择适度切削量、抑制与消除积屑瘤以及合理应用切削液等应用措施。

刀尖圆弧半径补偿在数控车削加工中的实施

时代的发展对机械加工行业提出了更高的要求,如何实现机械加工精度和质量的提升,是现阶段机械加工行业需要关注的焦点。数控车削加工是现阶段已经普及的车床加工手段,它有效实现了机械加工水平的提升,但在实践应用过程中还存在一定的不足,进而出现了刀尖圆弧半径补偿功能。文章针对数控车削加工中刀尖圆弧半径补偿的实施进行探讨,为相关人员提供参考。

轴套类零件机加工变形因素与应对措施

轴套类零件在设备产品中具有精确的支撑、导向和保护主轴的作用,并承受相应的径向力和轴向力。由于零件材料、零件壁厚以及零件的精度与一般机加工产品有所不同,在生产加工过程中,它极易发生加工变形情况。以某机加企业的薄壁套类铜合金铸件产品的具体加工为案例,分析零件加工过程中变形的原因,并且提出相应的加工技术对策,实现在加工过程中控制零件变形,进而有效保证零件的尺寸精度,满足图纸尺寸公差要求。