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球头铣刀加工倾角对表面形貌的影响

计算机集成制造系统 2013年第10期19卷 2438-2444页

作者：赵厚伟张松王高琦赵斌山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室山东济南250061

铣削过程中,刀具轴线与工件表面法线之间的夹角(加工倾角)是影响表面形貌的主要因素之一。通过建立刀具轨迹方程,借助MATLAB软件,建立了球头铣刀加工表面形貌预测模型,分析了加工倾角对三维表面形貌、残留高度和二维轮廓线的影响。利用... 详细信息

铣削过程中,刀具轴线与工件表面法线之间的夹角(加工倾角)是影响表面形貌的主要因素之一。通过建立刀具轨迹方程,借助MATLAB软件,建立了球头铣刀加工表面形貌预测模型,分析了加工倾角对三维表面形貌、残留高度和二维轮廓线的影响。利用不同倾角下的球头立铣刀铣削实验,验证了预测模型的准确性。研究结果表明,合理的加工倾角对于获得理想的表面形貌至关重要。

关键词：球头铣刀加工倾角表面形貌残留高度二维轮廓线铣削加工

球头铣刀曲面多轴加工的刀具接触区半解析建模

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机械工程学报 2017年第1期53卷 198-205页

作者：魏兆成王敏杰王学文赵丹阳大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室大连116024 鞍钢蒂森克虏伯汽车钢有限公司大连116600

刀具接触区界定了切削过程刀具与工件的相互作用范围,是研究切削力学/动力学的基础,复杂曲面加工的刀具接触区往往呈现不规则几何形状且沿曲线刀具轨迹不断变化。针对球头铣刀复杂曲面多轴加工,提出一种刀具接触区半解析建模方法。基于... 详细信息

刀具接触区界定了切削过程刀具与工件的相互作用范围,是研究切削力学/动力学的基础,复杂曲面加工的刀具接触区往往呈现不规则几何形状且沿曲线刀具轨迹不断变化。针对球头铣刀复杂曲面多轴加工,提出一种刀具接触区半解析建模方法。基于微元离散和刚体旋转变换的思想,将一般复杂曲面加工看成是一系列微小斜平面加工的组合,并且认为球头铣刀斜平面多轴加工的刀具接触区,可由球头铣刀水平面三轴立铣加工的刀具接触区经刚体旋转变换而得。通过将切削余量材料看成是一系列微厚材料薄层的叠加,构建了球头铣刀水平面三轴立铣加工的刀具接触区解析模型,从而建立球头铣刀复杂曲面多轴加工的刀具接触区半解析模型。仿真实例分析了模型的精度和效率,结果表明该半解析模型能够精确高效地描述复杂曲面多轴加工的刀具接触区。

关键词：刀具接触区复杂曲面加工球头铣刀

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球头铣刀铣削薄板件颤振预测

清华大学学报（自然科学版） 2022年第9期62卷 1474-1483页

作者：赵彤蔡晨同王永飞卞鹏锡张毅博清华大学机械工程系北京100084 北京动力机械研究所北京100074

针对球头铣刀铣削薄板件的颤振稳定性进行分析,建立了包含前一次切削时留下圆弧形刀痕对刀工接触区域影响的三维多自由度铣削动力学模型;进而通过平均切削力法辨识得到切削力系数,通过锤击实验得到刀具和工件各处的模态参数,利用全离散... 详细信息

针对球头铣刀铣削薄板件的颤振稳定性进行分析,建立了包含前一次切削时留下圆弧形刀痕对刀工接触区域影响的三维多自由度铣削动力学模型;进而通过平均切削力法辨识得到切削力系数,通过锤击实验得到刀具和工件各处的模态参数,利用全离散法得到工件各点处的稳定性叶瓣图(stability lobe diagram,SLD);最后进行了实验验证。理论计算和实验结果表明,工件各点处动力学特性的不同会导致各点处铣削稳定性预测结果不同,且在SLD中存在多个封闭的不稳定“孤岛”区域;不稳定“孤岛”区域与工件的模态刚度、模态频率、模态阻尼比有关。

关键词：球头铣刀薄板件稳定性叶瓣图颤振

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球头铣刀螺旋铣孔材料去除及孔形成过程分析

东北大学学报（自然科学版） 2020年第11期41卷 1602-1608页

作者：王海艳陶克新金天东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004

根据螺旋铣孔加工机理,考虑钛合金难加工特性及球头铣刀头部的几何特征,分析球头铣刀完成钛合金螺旋铣孔加工过程中不同特征时刻刀具和工件的形态及相对位置关系,选取四个典型时刻研究球头铣刀螺旋铣孔过程中的孔壁形成机理.对去除的未... 详细信息

根据螺旋铣孔加工机理,考虑钛合金难加工特性及球头铣刀头部的几何特征,分析球头铣刀完成钛合金螺旋铣孔加工过程中不同特征时刻刀具和工件的形态及相对位置关系,选取四个典型时刻研究球头铣刀螺旋铣孔过程中的孔壁形成机理.对去除的未变形切削材料的截面特征和横截面面积进行讨论,通过典型时刻分析球头铣刀螺旋铣孔过程中的材料去除行为,在数控机床上开展钛合金螺旋铣孔试验,并测量切削力,分析刀具磨损和螺旋铣孔质量.结果显示球头铣刀在钛合金螺旋铣孔加工过程中材料去除均匀平稳,与仿真过程基本一致,同时切削力逐步增加或减小,刀具磨损小,孔质量较高.

关键词：螺旋铣孔球头铣刀运动学分析材料去除机理切削力

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球头铣刀加工钛合金零件的铣削力特性

东北大学学报（自然科学版） 2020年第6期41卷 852-857页

作者：张耀满李万鹏杨铭宇东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819

在钛合金的铣削加工过程中,切削力特性将对零件的最终加工质量有重要的影响.对用球头铣刀铣削钛合金工件的切削力特性进行研究.首先建立了用球头铣刀对Ti-6Al-4V铣削加工的切削力数学模型,并通过编写程序求解得出了瞬时切削力及其变化规... 详细信息

在钛合金的铣削加工过程中,切削力特性将对零件的最终加工质量有重要的影响.对用球头铣刀铣削钛合金工件的切削力特性进行研究.首先建立了用球头铣刀对Ti-6Al-4V铣削加工的切削力数学模型,并通过编写程序求解得出了瞬时切削力及其变化规律;其次建立了球头铣刀对Ti-6Al-4V铣削加工的有限元仿真分析模型,获得了铣削过程中铣削区域的应力场、温度场等;最后设计并完成了切削力测试实验,将得到的实验数据进行了正交分析.结果表明切削参数对平均铣削力影响程度大小的顺序为:轴向切深、每齿进给量、径向切深和主轴转速.

关键词：球头铣刀钛合金铣削力特性有限元分析铣削力验证

球头铣刀余摆线加工表面形貌的建模与仿真研究

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机械工程学报 2018年第19期54卷 212-223页

作者：董永亨李淑娟李言李鹏阳杨振朝辛彬西安理工大学机械与精密仪器工程学院

余摆线铣削因切削力小、表面质量和生产率高,而广泛应用于高速加工中。球头铣刀因适应性好,且姿态可灵活调整,而成为多轴加工复杂表面的常用刀具。然而,球头铣刀齿形复杂,余摆线铣削的运动轨迹方向不断变化,工件的材料去除和表面形貌的... 详细信息

余摆线铣削因切削力小、表面质量和生产率高,而广泛应用于高速加工中。球头铣刀因适应性好,且姿态可灵活调整,而成为多轴加工复杂表面的常用刀具。然而,球头铣刀齿形复杂,余摆线铣削的运动轨迹方向不断变化,工件的材料去除和表面形貌的创成过程异常复杂,传统方法建模困难。提出一种球头铣刀余摆线加工表面形貌的数值仿真方法,根据齐次坐标矩阵变换原理建立刀齿的运动轨迹方程,通过改进Z-MAP算法完成了加工表面形貌的仿真。该算法通过建立刀齿微元的随动矩形包围圈和瞬时扫掠四边形,使用角度累加法快速地获取刀齿微元在单位时间步长内扫掠到的工件网格点,根据多元函数的泰勒公式,用线性插值的方法求出该网格点的高度坐标。仿真结果表明球头铣刀余摆线铣削的表面形貌整体上优于普通直线铣削。试验结果表明,在垂直和倾斜加工条件下,球头铣刀余摆线铣削获得的表面形貌与仿真结果具有较高的一致性,说明所提出的方法可以预测球头铣刀余摆线的加工表面形貌。

关键词：球头铣刀余摆线铣削方法表面形貌仿真改进Z-MAP法

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球头铣刀加工曲面微单元理论建模与实验验证

中国机械工程 2018年第13期29卷 1553-1559页

作者：张为都晓锋程超李鹏飞哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080

针对球头铣刀已加工表面特有的"小凹坑"微单元结构,结合表面形貌几何参数对应的数学关系,求解了微单元特征参数及特征线表达式;结合实验结果修正了微单元特征参数并验证了其准确性,进而建立了曲面微单元三维仿真形貌。研究结果表明:修... 详细信息

针对球头铣刀已加工表面特有的"小凹坑"微单元结构,结合表面形貌几何参数对应的数学关系,求解了微单元特征参数及特征线表达式;结合实验结果修正了微单元特征参数并验证了其准确性,进而建立了曲面微单元三维仿真形貌。研究结果表明:修正后曲面微单元宽度相对误差为1.88%,长度相对误差为7.60%,验证了所建理论模型的准确性。

关键词：球头铣刀微单元特征参数曲面三维形貌

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球头铣刀加工表面形貌仿真预测

计算机集成制造系统 2014年第4期20卷 880-889页

作者：赵厚伟张松赵斌张庆赵国强山东大学机械工程学院/高效洁净机械制造教育部重点实验室山东济南250061

根据表面形貌的定义,将球头铣刀加工表面分离为宏观的形状误差和微观的表面粗糙度两部分,综合运用几何建模和神经网络对表面形貌进行仿真预测。利用图形矩阵变换原理和矢量运算法则,推导出球头铣刀相对于工件的运动轨迹方程,建立了基于M... 详细信息

根据表面形貌的定义,将球头铣刀加工表面分离为宏观的形状误差和微观的表面粗糙度两部分,综合运用几何建模和神经网络对表面形貌进行仿真预测。利用图形矩阵变换原理和矢量运算法则,推导出球头铣刀相对于工件的运动轨迹方程,建立了基于MATLAB软件的三维表面形貌仿真模型对形状误差进行预测。借助于MATLAB软件,通过反复训练建立了BP神经网络表面粗糙度预测模型。通过实验验证了仿真预测模型的准确性,表明所建立的模型具有有效的预测作用。

关键词：表面形貌球头铣刀形状误差表面粗糙度仿真预测

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球头铣刀瞬态切削力数学模型建立与仿真

农业机械学报 2011年第8期42卷 200-206页

作者：王启东刘战强汤爱民王社权肖思来山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室济南250061 株洲钻石切削刀具股份有限公司株洲412007 湖南大学机械与运载工程学院长沙410082

针对球头铣刀在3轴数控铣床中应用的8种常见铣削情形,将铣刀轴向离散化为一系列微元切削刃,首先分析并建立局部切削力模型,进而通过积分运算求得铣刀整体切削力,建立了结合前刀面剪切效应与后刀面犁切效应双重机制的球头切削力预报模型... 详细信息

针对球头铣刀在3轴数控铣床中应用的8种常见铣削情形,将铣刀轴向离散化为一系列微元切削刃,首先分析并建立局部切削力模型,进而通过积分运算求得铣刀整体切削力,建立了结合前刀面剪切效应与后刀面犁切效应双重机制的球头切削力预报模型。该模型考虑了走刀间距对切削区域的影响,采用几何分析方法求解瞬时参与切削的微元切削刃的分布,容易实现程序化,并利用Matlab对铣削力进行了数值仿真。最后,通过以45号钢为工件材料的铣削试验获得试验数据,数值仿真结果与试验结果对比,验证了球头铣刀切削力模型的有效性。

关键词：球头铣刀切削力数学模型