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动态铣削过程的稳定性分析

天津大学学报 1985年第2期 84-92页

作者：张廷贤天津大学机械制造工程系

本文用数字仿真方法对动态铣削过程的稳定性进行了分析,提出了在时域计算极限切削宽度的方法,在计算过程中考虑切削过程中阻尼因素的影响,最后并结合X53T立式铣床模态参数和给定的铣削条件进行了试算,计算和试验的结果得到了较好的符合... 详细信息

本文用数字仿真方法对动态铣削过程的稳定性进行了分析,提出了在时域计算极限切削宽度的方法,在计算过程中考虑切削过程中阻尼因素的影响,最后并结合X53T立式铣床模态参数和给定的铣削条件进行了试算,计算和试验的结果得到了较好的符合。通过本文的研究表明,数字仿真方法是分析动态铣削过程和判别稳定性的一种很有效的方法。

关键词：铣削过程数字仿真切削过程阻尼计算机仿真铣削宽度动态切削力系数稳定性分析

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松材线虫疫木树蔸铣削过程仿真及优化

林业工程学报 2021年第2期6卷 157-163页

作者：钟一杨蹈宇宋丽娜税加坤孟子锐李立君中南林业科技大学机电工程学院长沙410004

针对松材线虫疫木所处环境复杂、难以携带普通林业设备到达疫木位置的问题,需对实地铣削松材线虫疫木树蔸粉碎机的切削刀具进行减阻特性研究,最终达到设备轻量化的目的。阐述了树蔸粉碎机的结构、工作原理及操作方法;以切削刀具单刀片... 详细信息

针对松材线虫疫木所处环境复杂、难以携带普通林业设备到达疫木位置的问题,需对实地铣削松材线虫疫木树蔸粉碎机的切削刀具进行减阻特性研究,最终达到设备轻量化的目的。阐述了树蔸粉碎机的结构、工作原理及操作方法;以切削刀具单刀片为研究对象,基于Ansys的Ls-Dyna有限元显式求解程序进行松材线虫疫木树蔸铣削过程的仿真计算,构建出平均切削阻力与切削刃后角、楔角、线速度间的关系模型并进行解析;然后进行铣削过程的刀具参数优化。结果表明:影响平均切削阻力的单因素顺序依次为楔角、后角和线速度;双因素交互作用效应中后角和楔角对平均切削阻力的影响较为明显。由优化结果可得,当后角为12.94°、楔角为38.33°、线速度为9.91m/s时,平均切削阻力达到最小值22.29 N。松树疫木树蔸实木切削验证试验结果表明:平均切削阻力实测值与预测值的误差均值为10.09%,基本一致,说明该松材线虫疫木树蔸铣削过程仿真可用于树蔸粉碎机切削刀具参数优化。通过切削刀具减阻优化,树蔸粉碎机总质量最终减轻了34.4%,达到设计目标质量要求。

关键词：松材线虫疫木树蔸树蔸粉碎机铣削过程仿真分析参数优化

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基于Web的铣削过程颤振稳定域远程仿真系统研究

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计算机工程与应用 2006年第20期42卷 213-216页

作者：彭翀刘强李忠群北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100083

文章在分析数控加工铣削过程颤振稳定域仿真技术,介绍MATLABWebServer应用程序体系结构与开发原理的基础上,研究开发了基于Web的数控加工铣削过程颤振稳定域远程仿真系统;该系统实现了MATLAB语言与HTML语言的结合应用,为数控加工过程切... 详细信息

文章在分析数控加工铣削过程颤振稳定域仿真技术,介绍MATLABWebServer应用程序体系结构与开发原理的基础上,研究开发了基于Web的数控加工铣削过程颤振稳定域远程仿真系统;该系统实现了MATLAB语言与HTML语言的结合应用,为数控加工过程切削参数的合理、有效地选择提供了一种网络化远程仿真工具和方法,整个系统的主要功能在实际数控加工中得到了相应的验证。

关键词：铣削过程颤振稳定域 MATLAB Web Server 远程仿真

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基于EEMD-PCA-ICA算法的铣削过程能效状态识别

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基于EEMD-PCA-ICA算法的铣削过程能效状态识别

作者：袁键键上海交通大学

学位级别：硕士

切削过程的能效在线识别是高能效切削的重要课题之一。如何在线判断切削状态是否处于高能效状态是本文的研究目标。本文针对切削过程能效状态识别问题,对加工系统监测信号中表征能效状态的特征及其提取算法进行了探索。本文从铣削力的... 详细信息

切削过程的能效在线识别是高能效切削的重要课题之一。如何在线判断切削状态是否处于高能效状态是本文的研究目标。本文针对切削过程能效状态识别问题,对加工系统监测信号中表征能效状态的特征及其提取算法进行了探索。本文从铣削力的角度入手,提取铣削力信号中与能效状态相关的信息,探索铣削加工过程中能效状态属性及变化规律,为铣削加工系统的能效状态在线监测提供理论依据和技术解决方案。本文设计了机床空载及负载条件下的能效状态识别系统。根据经验模型对空载及铣削过程的能效状态进行分类。由于铣削力信号是一种混叠多源状态的信号,本文基于集合经验模态分解、主成分分析和独立分量分析提出一种用于分离提取铣削力信号中能效状态特征分量的算法。该算法首先利用集合经验模态分解将经过预处理的单通道铣削力信号分离成多组分量,目的是对混叠信号进行解耦。然后用主成分分析去除各分量间的相关性,提取与源信号相关的主要分量,对数据进行降维,以加快算法迭代速率及后续信号分离的效率。对降维后的分离用快速独立分量分析进行处理,分离出组成多组分量的对应的相互独立的源信号。通过分析铣削力分离源信号的时频特征,提取表征能效状态的特征分量,发现在高能效状态下铣削力信号分离的源信号分量中主轴倍频分量占比相较于低能效状态下的更高,且铣削力信号分离出的源信号三四阶分量主频为主轴倍频出现的阶次也越高。试验研究表明基于EEMD-PCA-ICA识别算法能够分离铣削力信号中表征能效状态的分量,通过分析能效状态分量的出现位置及主元占比识别铣削过程的能效状态,为铣削过程能效状态识别提供评估依据。

关键词：铣削过程能效状态信号采集经验模态分解主元占比

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微织构球头铣刀铣削过程热—力耦合行为研究

微织构球头铣刀铣削过程热—力耦合行为研究

作者：何春生哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

在金属切削加工领域,将微织构置入到刀具表面上起到了一定的减磨抗摩作用,这也成为了近年来攻克一些加工难加工材料(例如钛合金)时刀具寿命较短的热点课题。大多学者针对微织构球头铣刀加工一些难加工材料时的应力场或温度场进行了单一... 详细信息

在金属切削加工领域,将微织构置入到刀具表面上起到了一定的减磨抗摩作用,这也成为了近年来攻克一些加工难加工材料(例如钛合金)时刀具寿命较短的热点课题。大多学者针对微织构球头铣刀加工一些难加工材料时的应力场或温度场进行了单一的研究,而两个物理场之间是相互作用的。因此,本文结合理论计算与铣削试验深入地研究了铣削过程中微织构球头铣刀力、热以及耦合场的分布情况。首先,进行了微织构的激光制备试验,对球头铣刀铣削钛合金过程中的刀-屑接触区域进行理论分析计算,得出微织构加工区域,进行制备;设计搭建了铣削试验平台,铣削宽度为定值,以铣削速度、切削深度及每齿进给量为三个因素设计了正交切削试验,同时测量铣削力和铣削温度在切削过程中随时间的变化值,为受力密度函数及受热密度函数的求解提供数据。其次,利用铣削试验数据,对铣削力经验公式、刀-屑接触面积经验公式及微织构球头铣刀的受力密度函数进行求解。以受力密度函数作为载荷边界条件,对微织构刀具的应力场进行仿真,得到切入、切出过程中任意时刻微织构球头铣刀所受的瞬时应力和应变状态,为微织构球头铣刀热-力耦合行为研究提供参考。再次,进行热源分析,采用量纲法对前刀面的热流密度函数进行求解,进而采用热源法对微织构球头铣刀的受热密度函数求解。通过温度场仿真,分析铣刀前刀面在钛合金加工中的受热情况。为微织构球头铣刀热-力耦合行为研究提供参考。最后,在对微织构球头铣刀热应力进行有限元模拟仿真分析的基础上,对其进行热-力耦合有限元仿真模拟,得到热应力与机械应力共同作用下刀具的等效应力与等效位移云图,以及刀具在切入到切出工件的时间段内,热-力耦合场作用下的等效应力与等效位移随时间的变化情况,进一步分析微织构刀具在实际切削过程中的应力集中区域以及以破损区域。本文研究内容确定微织构球头铣刀加工钛合金时应力集中区域及刀具破损区域,为合理优化微织构刀具结构,减少刀具磨损及改善工件表面质量的研究提供了参考。

关键词：球头铣刀微织构铣削过程钛合金热-力耦合

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薄壁件铣削过程有限元仿真及实验研究

薄壁件铣削过程有限元仿真及实验研究

作者：刘鑫哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

钛合金薄壁件因其强度高、抗蚀性好、机械性能好、密度小、结构紧凑等优点,使得该材料在航空领域被广泛应用。但钛合金薄壁件刚度弱、表面精度要求高,在加工过程中易产生伴随材料切除的非线性、强时变问题,且加工过程中产生的热-力载荷... 详细信息

钛合金薄壁件因其强度高、抗蚀性好、机械性能好、密度小、结构紧凑等优点,使得该材料在航空领域被广泛应用。但钛合金薄壁件刚度弱、表面精度要求高,在加工过程中易产生伴随材料切除的非线性、强时变问题,且加工过程中产生的热-力载荷会对切屑的形成、刀具的寿命和工件的表面质量产生严重的影响。基于上述问题,本文采用三维有限元仿真,并结合理论分析,展开了对该类零件加工制造中的切削机理、刀具设计和铣削参数的研究,主要内容如下:首先,在有限元模拟中,材料本构模型的选择以及本构参数的设置对仿真结果的准确性有着至关重要的影响,需要依据材料的成分及使用的场合选择合适的本构方程。因此对仿真中的不同本构模型进行了分析,根据各个模型的特点及适用范围,选择Johnson-Cook本构方程。通过准静态拉伸实验和霍普金森压杆实验获得钛合金材料不同温度及不同应变率下的应力-应变曲线,将实验数据进行拟合,得到Ti6Al4V的本构参数。其次,采用ABAQUS仿真软件,实现了铣刀运动轨迹为曲线的钛合金薄壁件铣削过程仿真模拟,通过后处理得到了工件Mises应力云图、刀具温度云图和铣削力曲线,并进行铣削试验,将铣削力试验结果与仿真结果进行对比,分析误差产生的原因,从而验证了所建立的模型是准确的,为后续仿真研究奠定基础。再次,选取铣刀前角、后角、螺旋角和刃口半径为研究对象,对钛合金薄壁件铣削过程进行单因素分析,研究刀具不同结构变化所引起的铣削力、铣削温度、工件变形等的变化规律及原因,采用正交试验对铣刀结构参数进行整体分析,优选出适合加工钛合金薄壁件的立铣刀结构参数。最后,应用MATLAB软件中的遗传算法优化铣削参数,采用VDL-1000E高速铣削加工中心,将优化后得到的铣削参数与经验铣削参数进行对比试验,进而验证优化的有效性,研究结果为提高曲面钛合金薄壁件表面质量以及提高刀具寿命提供有力支持。

关键词：钛合金薄壁件铣削过程有限元仿真参数优化遗传算法

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铣削过程稳定性时域分析方法研究进展

机械工程与技术 2020年第6期9卷 618-627页

作者：李忠群刘鸿志刘学段林升刘浪湖南工业大学机械工程学院湖南株洲

颤振严重制约铣削效率与质量。作为铣削稳定性主要分析方法的时域分析方法可归纳为两大类:一是通过建立铣削动力学模型,求解铣削动力学方程,利用时域稳定性判据确定铣削过程的稳定性;二是直接采用传感器及其辅助装置拾取切削力、振动等... 详细信息

颤振严重制约铣削效率与质量。作为铣削稳定性主要分析方法的时域分析方法可归纳为两大类:一是通过建立铣削动力学模型,求解铣削动力学方程,利用时域稳定性判据确定铣削过程的稳定性;二是直接采用传感器及其辅助装置拾取切削力、振动等时域信号,通过对时域信号使用某种稳定性判据,以确定铣削过程的稳定性。首先介绍了铣削过程动力学建模的相关技术;其次,分析了铣削过程稳定性时域分析的几种方法;再次,从信号拾取、颤振识别与抑制等方面对颤振在线监测与控制技术进行了阐述;最后总结全文,得出了一些对实际工程应用有指导性的结论。

关键词：铣削过程颤振稳定性时域分析颤振在线监测

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铣削过程双参数自适应控制系统

国外自动化 1984年第5期 51-54页

作者： А.В.КОРОБКО 余国威

极值型自适应控制系统,目前在金属切削机床中获得了应用。在毛坯加工余量和硬度变化的情况下,这种系统通过调节进给量,将切削过程的某些动力参数(主传动功率、主轴力矩、切削力等等)稳定在给定的水平上,这样就提高了加工生产率。

关键词：切削速度切削用量铣削过程进给量极值调节器主轴转速铣刀刀具(金属切削) 机床自适应系统自适应控制系统双参数加工余量刀具振幅值

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铣削过程中刀具损坏的监测

华侨大学学报(自然科学版) 1987年第2期8卷 196-199页

作者：夏正权华侨大学精密机械工程系

刀具损坏的监测是实现机械加工自动化的必要措施。它早已引起国际机械加工学术界的重视,並已取得一定的进展。但迄今为止,对于在线的旋转刀具,由于切削信息收集和传感器设计存在较大困难,因而对铣削过程中铣刀损坏的监测技术仍进展不快... 详细信息

刀具损坏的监测是实现机械加工自动化的必要措施。它早已引起国际机械加工学术界的重视,並已取得一定的进展。但迄今为止,对于在线的旋转刀具,由于切削信息收集和传感器设计存在较大困难,因而对铣削过程中铣刀损坏的监测技术仍进展不快。刀具损坏包括刀具破损和刀具磨耗。前者引起刀头和工件不相触,后者带来铣削扭矩增加。因此,切削信息采集已经做到,信息传输和处理也变成可能。本文系作者在美国威斯康辛大学期间,就参与承接美国通用汽车公司委托的科研任务而做的实验工作加以阐述,並对今后设想提出建议。

关键词：铣削过程传感器机械加工自动化换能器电子技术刀具铣刀刀具(金属切削)