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高速面铣加工的动态铣削力和刀具振动研究

机械设计 2010年第9期27卷 15-19页

作者：郑敏利周军张为徐微哈尔滨理工大学机械工业切屑控制及高效刀具技术重点实验室黑龙江哈尔滨150080

基于力学式切削力预测方法建立了面铣刀动态铣削模型,该模型充分考虑切削厚度、刀具前角和刀具后刀面磨损对铣削力的影响。在Matlab/Simulink环境下,进行了动态铣削力和刀具振动仿真及其频谱分析,并根据仿真结果对转速、齿数、刀具磨损... 详细信息

基于力学式切削力预测方法建立了面铣刀动态铣削模型,该模型充分考虑切削厚度、刀具前角和刀具后刀面磨损对铣削力的影响。在Matlab/Simulink环境下,进行了动态铣削力和刀具振动仿真及其频谱分析,并根据仿真结果对转速、齿数、刀具磨损量等影响因素进行了分析验证,该模型有利于揭示各切削参数对动态铣削力和刀具振动的影响规律,从而为实现切削加工参数优化提供理论支持。

关键词：动态铣削力 Simulink 刀具振动频谱分析

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基于切削层形状的动态铣削力试验研究及建模

制造技术与机床 2012年第7期 112-116页

作者：牛兴华杨中宝卞扬清马超尹文珊崔莹天津理工大学天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室天津300384 天津航天长征火箭制造有限公司天津300462 军事交通学院军事物流系天津300161

选取轴向切深、每齿进给量、径向切深和主轴转速为试验因素,采用YDX-Ⅲ9702型压电式铣削测力仪,进行了动态铣削力正交实验。针对立铣刀侧铣加工,研究了单刃铣削的临界条件,为设计试验方案提供了理论依据。结合铣削过程,采用角度积分方... 详细信息

选取轴向切深、每齿进给量、径向切深和主轴转速为试验因素,采用YDX-Ⅲ9702型压电式铣削测力仪,进行了动态铣削力正交实验。针对立铣刀侧铣加工,研究了单刃铣削的临界条件,为设计试验方案提供了理论依据。结合铣削过程,采用角度积分方法求解铣削力模型,避免了轴向积分的繁琐计算。精确地建立了简捷且适应性强的基于切削层形状的动态铣削力预测模型,模型的仿真结果和试验数据相吻合。

关键词：切削层形状正交实验临界条件动态铣削力

五轴侧铣动态铣削力建模及直纹面铣削参数优化研究

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五轴侧铣动态铣削力建模及直纹面铣削参数优化研究

作者：李磊哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

铣削力可以分析加工过程是否稳定,是预防加工颤振的重要参数。在五轴精铣直纹面叶轮过程中,由于叶片之间的流道狭小,所以通常使用加长刀柄的铣刀避免发生干涉,这会使刀具的刚度有所下降。然而,在进行铣削力的仿真过程中刀具的动态特性... 详细信息

铣削力可以分析加工过程是否稳定,是预防加工颤振的重要参数。在五轴精铣直纹面叶轮过程中,由于叶片之间的流道狭小,所以通常使用加长刀柄的铣刀避免发生干涉,这会使刀具的刚度有所下降。然而,在进行铣削力的仿真过程中刀具的动态特性却往往被忽略,导致铣削力计算不准确,进而影响铣削稳定性的判断。所以对铣削过程动态特性及相关优化方法进行研究很有意义。首先,建立了铣削力系数及刃口力系数模型。通过正交试验,测得X、Y和Z三个方向的瞬时铣削力。再利用测得的瞬时铣削力计算出X、Y和Z方向上的平均铣削力,使用平均铣削力反求出系数模型中各未知系数,将求出的各系数带回到系数模型进而得到铣削力系数及刃口力系数。其次,建立了考虑刀具动态位移响应的五轴侧铣瞬时铣削力模型。在考虑了刀具动态响应的情况下,对铣削过程中的瞬时未变形切屑厚度模型进行了研究,利用完善后的动态切屑厚度模型,结合球头铣刀铣削力建模,求得精铣直纹面过程中的动态铣削力。最后使用Matlab软件对球头铣刀动态位移以及动态铣削力进行仿真,并分析了仿真结果。再次,对侧铣过程中柔性刀具的变形进行了研究。选取直纹面加工过程中的一条加工路径,并根据之前动态铣削力的计算方法,计算出各分析时刻的X、Y方向的动态铣削力。在ANSYS软件中将三个方向的铣削力以均布载荷的方式加载到球头圆柱铣刀的有限元模型上,通过后处理对球头铣刀侧铣直纹面过程中的变形进行了分析。最后,以刀具的动态位移为目标对叶片侧铣过程中的铣削参数进行了优化。使用BP神经网络与粒子群算法结合的方法对直纹面侧铣过程中影响动态位移的参数进行训练和优化,并利用优化后的参数进行了加工实验,表面粗糙度测试实验表明,得到的叶片表面质量有所提高,证明优化方法的可行性。

关键词：动态铣削力参数优化直纹面五轴侧铣动态位移

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基于切削图形的动态铣削力建模

基于切削图形的动态铣削力建模

作者：杨中宝天津理工大学

学位级别：硕士

动态铣削力作为切削加工过程中研究的重要物理现象,对表面加工质量、刀具磨损、工件变形以及切削颤振等方面产生直接影响。建立准确、可靠的动态铣削力模型,对于提高加工精度、刀具选择设计、优化工艺参数以及进行物理仿真和切削机理研... 详细信息

动态铣削力作为切削加工过程中研究的重要物理现象,对表面加工质量、刀具磨损、工件变形以及切削颤振等方面产生直接影响。建立准确、可靠的动态铣削力模型,对于提高加工精度、刀具选择设计、优化工艺参数以及进行物理仿真和切削机理研究等方面,都具有重要意义。首先,通过刀尖点和切削刃运动轨迹的研究,建立了切削图形几何模型,为后文基于切削图形建立动态铣削力模型奠定了基础。其次,针对立铣刀侧铣加工过程,研究了单刃切削的临界条件和该情况下铣削力的变化规律,为设计试验方案提供了理论依据。同时,基于切削图形建立了简洁的动态铣削力模型,研究了铣削力模型系数和角度积分限的确定方法。最后,设计并完成了铣削力的正交实验、验证试验及仿真试验,通过数据处理建立了铣削力系数辨识模型,进而得到了动态铣削力模型。仿真和实测铣削力数值及对比曲线的吻合均证实所建动态铣削力预测模型的准确性。

关键词：切削图形正交实验临界条件角度积分限动态铣削力

在Matlab/Simulink环境下的动态铣削力仿真

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华侨大学学报（自然科学版） 2003年第2期24卷 168-173页

作者：陈勇刘雄伟华侨大学机电及自动化学院福建泉州362011

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... 详细信息

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。

关键词：动态铣削力圆周铣削加工动力学模型计算机仿真 Matlab/Simulink 切削参数刀具振动

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钛合金动态铣削力预测及其影响因素分析

航空制造技术 2010年第22期53卷 86-88页

作者：刘畅王焱北京航空制造工程研究所

建立动态铣削力模型,通过TC4-DT铣削试验确定铣削力系数,预测不同切削用量下钛合金瞬时铣削力,并分析了计算结果和影响因素,提出误差补偿方法,为钛合金薄壁件加工变形控制提供了理论基础。

关键词：动态铣削力铣削力系数钛合金

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PCBN可转位面铣刀动态铣削力研究

中原工学院学报 2010年第4期21卷 11-14页

作者：神会存宗万栓王晶中原工学院郑州450007

针对面铣刀铣削加工的特点,建立了单齿和多齿铣削力模型,据此研究了铣削时刀具所受的动态载荷,并对动态铣削力的频谱进行了分析.分析结果表明:铣刀齿数大于2且为偶数时,在工作平面内对机械机构不产生激励;根据不同被加工材料,适当改变... 详细信息

针对面铣刀铣削加工的特点,建立了单齿和多齿铣削力模型,据此研究了铣削时刀具所受的动态载荷,并对动态铣削力的频谱进行了分析.分析结果表明:铣刀齿数大于2且为偶数时,在工作平面内对机械机构不产生激励;根据不同被加工材料,适当改变刀具前角可以减小铣削力.

关键词： PCBN 可转位面铣刀动态铣削力

磁悬浮铣削电主轴时变质量系统动力学模型与切削稳定性分析

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机电工程 2024年第10期41卷 1816-1823页

作者：席家乐康辉民刘厚才刘思源段良辉沈相君何瑞荣湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学数学与计算科学学院湖南湘潭411201 江南工业集团有限公司数控加工分厂湖南湘潭411207

磁悬浮电主轴铣削加工时,由时变切屑质量高速旋转产生的时变不平衡离心力,会导致加工表面形成再生颤振。针对这一问题,采用构建稳定性叶瓣图的方法,对铣削系统进行了稳定性预测。首先,分析并建立了动态铣削力、时变不平衡离心力以及主... 详细信息

磁悬浮电主轴铣削加工时,由时变切屑质量高速旋转产生的时变不平衡离心力,会导致加工表面形成再生颤振。针对这一问题,采用构建稳定性叶瓣图的方法,对铣削系统进行了稳定性预测。首先,分析并建立了动态铣削力、时变不平衡离心力以及主动磁轴承电磁力的数学模型,构建了磁悬浮电主轴铣削加工系统动力学模型;然后,采用全离散化方法得到了铣削加工系统的稳定性叶瓣图;最后,利用MATLAB数值计算平台对系统的切削稳定性进行了分析,得到了时变质量特性以及磁悬浮轴承电磁力对系统切削稳定性的影响规律。研究结果表明:在叶瓣1、叶瓣2、叶瓣3、叶瓣4处,时变系统的极限轴向切深对比定常系统分别下降了0.005 mm、0.010 mm、0.022 mm、0.033 mm,证明时变不平衡离心力会导致系统的切削稳定性降低,并且主轴转速越高,其影响越大;磁轴承力-位移刚度分别为k_(q)=-2×10^(5) N/m、k_(q)=-2×10^(6) N/m、k_(q)=-2×10^(7) N/m时,系统的极限轴向切深分别为0.37 mm、0.55 mm、1.45 mm,证明通过增大磁轴承的力-位移刚度可使系统的切削稳定性得到增强。

关键词：磁悬浮轴承稳定性叶瓣图动态铣削力时变不平衡离心力主动磁轴承电磁力数学模型

立铣铣削加工参数和铣刀几何参数的计算机辅助设计

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工具技术 2003年第11期37卷 45-49页

作者：陈勇刘雄伟华侨大学机电及自动化学院华侨大学

在立铣加工过程动态铣削力非线性数学模型的基础上 ,采用变步长数值积分算法和递推算法建立起动态立铣加工过程的计算机仿真模型。通过输入不同的立铣加工参数和铣刀的几何参数 ,在时域内利用计算机来仿真机床的铣削振动。以刀具—工件... 详细信息

在立铣加工过程动态铣削力非线性数学模型的基础上 ,采用变步长数值积分算法和递推算法建立起动态立铣加工过程的计算机仿真模型。通过输入不同的立铣加工参数和铣刀的几何参数 ,在时域内利用计算机来仿真机床的铣削振动。以刀具—工件系统的相对振动位移振幅最小为目标 ,完成铣削加工参数和铣刀几何参数的设计。

关键词：立铣加工动态铣削力计算机辅助设计几何参数铣刀 CAD 铣削加工