微铣削中考虑刀具跳动的瞬时切厚解析计算方法 被引量：11

1

作者 聂强 黄凯 +1 位作者 毕庆贞 朱利民 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期169-178,共10页

通过研究刀具实际切削过程中的余摆线轨迹及其影响,提出一种新的瞬时切厚解析计算方法,并针对两齿、四齿的情况给出瞬时切厚的具体计算公式。在两齿和四齿铣槽工况下,分析刀具跳动量和跳动角度对各齿切削过程的影响。该方法考虑刀具的... 通过研究刀具实际切削过程中的余摆线轨迹及其影响,提出一种新的瞬时切厚解析计算方法,并针对两齿、四齿的情况给出瞬时切厚的具体计算公式。在两齿和四齿铣槽工况下,分析刀具跳动量和跳动角度对各齿切削过程的影响。该方法考虑刀具的综合径向跳动(包括主轴跳动,刀具制造安装误差等综合形成的径向跳动值),适用于微铣削中任意齿数刀具瞬时切厚的计算。通过与宏观铣削中的传统切厚计算公式、BAO模型和Newton-Raphson等数值法对比,量化指出了微细铣削加工与传统宏观铣削加工的一些不同,同时验证了提出的方法具有计算简洁、精度高和通用性强的优势。基于该模型进行了微铣削铣槽试验中切削力的预测,预测结果和试验结果相符良好,验证了模型的正确性和实用意义。 展开更多

关键词 微铣削 加工机理 刀具跳动 刀具轨迹 瞬时切厚

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微铣金属表面微沟槽结构的粗糙度及形貌分析 被引量：8

2

作者 张金峰 封超 +2 位作者 马芸慧 唐微 巩亚东 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期2998-3011,共14页

为了提高和改善微沟槽表面质量,设计了高速微铣削实验,研究了微沟槽底面表面粗糙度和侧壁残留毛刺的变化规律。从理论角度引入了已加工表面的形成机理,建立了微观表面粗糙度理论模型,提出了刀具跳动对侧壁形貌变化影响的规律。利用三轴... 为了提高和改善微沟槽表面质量,设计了高速微铣削实验,研究了微沟槽底面表面粗糙度和侧壁残留毛刺的变化规律。从理论角度引入了已加工表面的形成机理,建立了微观表面粗糙度理论模型,提出了刀具跳动对侧壁形貌变化影响的规律。利用三轴联动精密微细铣削机床加工微细直沟槽,并选取主轴转速、轴向切深、进给速度、刀具跳动量和材料组织结构为研究因素。采用多因素正交实验和极差分析法,对表面粗糙度值进行数值分析。铝合金,钢和钛合金三类微沟槽底面对应的最佳表面粗糙度值变化范围分别为1.073~1.481μm,0.485~0.883μm,0.235~0.267μm;无刀具跳动钛合金微沟槽壁毛刺的最大高度为7.637μm,而当刀具存在0.3μm的径向综合跳动量时对应的微槽壁毛刺的最大高度为21.79μm。铣削参数对表面粗糙度值的影响按从大到小依次为进给速度、主轴转速、轴向切深,且随着进给速度和轴向切深的增大,表面粗糙度值增大;随着主轴转速的增大,表面粗糙度值先减小后增大;在相同加工条件下,若微圆弧刀刃无磨损,微刀具的跳动量对微直沟槽侧壁表面质量有较大影响。同时,不同金属材料特性也是影响微沟槽表面质量的潜在因素。 展开更多

关键词 表面粗糙度 铣削参量 切削厚度 刀具跳动

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基于刀具磨损映射关系的微细铣削力理论建模与试验研究 被引量：7

3

作者 朱锟鹏 李刚 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第19期246-259,共14页

微细铣削加工过程中,刀具直径小且磨损较快,刀具磨损对微细铣削力有着明显的非线性影响,同时刀具跳动又对刀具每齿的磨损表现出不同的影响效应,这些影响因素会导致加工过程的不稳定性和精度。然而,目前缺乏考虑具有刀具跳动和磨损效应... 微细铣削加工过程中,刀具直径小且磨损较快,刀具磨损对微细铣削力有着明显的非线性影响,同时刀具跳动又对刀具每齿的磨损表现出不同的影响效应,这些影响因素会导致加工过程的不稳定性和精度。然而,目前缺乏考虑具有刀具跳动和磨损效应的通用微细铣削力模型,研究了刀具跳动与刀具每齿磨损量之间的变化规律,提出了一种同时包括刀具跳动和刀具磨损效应的新型的微细铣削力模型。该模型中,根据刀具每齿磨损量与切削位置的几何关系,改进了瞬时切削厚度模型,基于不同切削刃所对应的受力情况,同时将刀具直径方向上磨损变化量与力模型系数相关联,从而来提高力模型的精确度。最后,通过不同铣削参数下的铣削试验,论证了所提出模型的准确性和有效性。利用所提出的模型,可以通过监测铣削力的大小来辨别刀具尺寸是否在可持续铣削的范围内,从而提高微铣削的加工精度和效率。 展开更多

关键词 微细铣削力 刀具跳动 刀具直径磨损 切削厚度

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端面铣削工件表面粗糙度数学模型与实验验证 被引量：1

4

作者 刘德伟 许芝令 +5 位作者 李长河 秦爱国 刘波 张彦彬 Yusuf Suleiman Dambatta 安庆龙 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期125-139,共15页

目的针对多种表面粗糙度影响因素的耦合作用使轮廓形成机理不清,导致表面粗糙度数学模型存在表面质量智能管控工业应用预测精度不足的技术难题,建立端面铣削工件表面粗糙度数学模型。方法首先,基于加工运动学机理和刀具几何学分析端面... 目的针对多种表面粗糙度影响因素的耦合作用使轮廓形成机理不清,导致表面粗糙度数学模型存在表面质量智能管控工业应用预测精度不足的技术难题,建立端面铣削工件表面粗糙度数学模型。方法首先,基于加工运动学机理和刀具几何学分析端面铣削工件表面轮廓形成机理,建立考虑刀具跳动的工件表面轮廓模型以及轮廓高度偏差关于铣削力的补偿函数,并通过卷积神经网络(Convolution Neural Network,CNN)进行解析。其次,建立端面铣削表面粗糙度数学模型。最后,进行可转位面铣刀端面铣削ZG32MnMo的实验验证,分别采集轮廓数据与铣削力信号,建立以铣削力为输入、轮廓高度偏差数据为输出的铣削数据集,训练卷积神经网络解析轮廓高度补偿值并验证理论模型的准确性,对比分析考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型与CNN优化考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型的精度。结果CNN优化考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型对加工重叠区与非重叠区内沿刀具进给方向的轮廓算术平均偏差Ra的预测误差分别为18.71%和14.14%,与考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型相比,精度分别提高了10.61%和32.83%,CNN优化考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型对轮廓单元的平均宽度R_(sm)和支承长度率R_(mr(c))的预测结果与实验值吻合。结论考虑刀具跳动以及动态铣削力耦合作用边界条件的表面粗糙度数学模型能够有效预测端面铣削表面粗糙度,可为在质量管控工程中的应用提供理论指导与技术支撑。 展开更多

关键词 铣削 轮廓形成机理 表面粗糙度 铣削力 刀具跳动 卷积神经网络

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基于运动学的高速高精密铣削力建模:综合模型与试验 被引量：1

5

作者 李刚 张宇 +1 位作者 李斯 朱锟鹏 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期258-272,共15页

高速高精密铣削加工中铣削力是最重要的过程参量之一,铣削力信息的准确反馈对保证加工过程中的稳定性具有十分重要的意义。然而,影响铣削力大小的因素有很多种,目前缺乏一种考虑多种因素下的综合铣削力模型。因此,着重研究并综合考虑了... 高速高精密铣削加工中铣削力是最重要的过程参量之一,铣削力信息的准确反馈对保证加工过程中的稳定性具有十分重要的意义。然而,影响铣削力大小的因素有很多种,目前缺乏一种考虑多种因素下的综合铣削力模型。因此,着重研究并综合考虑了刀具磨损、刀具跳动、刀具弹性变形对瞬时切削厚度的影响,同时分析了弹性变形对刀具切入与切出角的影响规律,改进了刀具瞬时切削厚度模型。基于运动学分析,将切削刃位置与预加工工件形态相互统一,建立了综合铣削力模型。为验证所提出综合模型的精确性和通用性,进行铣削实验,实验结果表明,铣削力预测值与实验值吻合较好,铣削力误差值小于1%,并通过分析刀具磨损与铣削力之间的相互变化关系,得出进给方向上的铣削力与Z向的铣削力系数对刀具磨损的影响最大。因此,切向力分量以及Z向的铣削力系数的变化特征可以较好的表征刀具磨损状况,从而提高铣削加工精度和效率。 展开更多

关键词 综合模型 刀具跳动 刀具磨损 弹性变形 运动学

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微铣削中考虑刀具跳动的瞬时刀具挠度变形研究 被引量：3

6

作者 张雪薇 于天彪 王宛山 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期241-248,共8页

基于对将刀具跳动(包括轴线偏移跳动及轴线倾斜跳动)的影响考虑在内的微铣削力的研究,提出一种新的微铣削加工过程中刀具挠度变形解析计算方法,在微铣削加工刀具挠度变形理论模型的建立过程中,以微立铣刀为例,将微立铣刀假设为连续的铁... 基于对将刀具跳动(包括轴线偏移跳动及轴线倾斜跳动)的影响考虑在内的微铣削力的研究,提出一种新的微铣削加工过程中刀具挠度变形解析计算方法,在微铣削加工刀具挠度变形理论模型的建立过程中,以微立铣刀为例,将微立铣刀假设为连续的铁木辛柯梁(Timoshenkobeam)并采用刀具工件切削接触区域内沿刀具切削刃方向作用于切削刃离散微元上的分布微铣削力载荷取代作用于刀尖位置的总微铣削力。此外,为获取微铣削加工过程中的刀具挠度变形具体数值,设计并搭建包括x轴及y轴两方向电容式传感器的测量系统,并通过实验对所提出的微铣削加工过程中考虑刀具跳动的刀具挠度变形理论模型进行对比验证和分析,验证所提出模型的正确性,并为进一步研究微铣削加工过程工件表面质量及参数优化提供理论依据。 展开更多

关键词 微铣削 刀具跳动 刀具挠度变形 微铣削力

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基于刀具跳动误差的五轴侧铣加工精度预测模型构建

7

作者 余杭卓 秦圣峰 +2 位作者 丁国富 江磊 付建林 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期3359-3367,共9页

五轴侧铣加工时,刀具跳动引起的回转轮廓误差会影响工件表面加工精度。在现有刀位轨迹误差预测模型基础上,引入刀具回转轮廓误差建立了一种新的综合误差预测模型,由该模型可以计算得到加工表面刀触点分布,实现加工表面重构从而进行加工... 五轴侧铣加工时,刀具跳动引起的回转轮廓误差会影响工件表面加工精度。在现有刀位轨迹误差预测模型基础上,引入刀具回转轮廓误差建立了一种新的综合误差预测模型,由该模型可以计算得到加工表面刀触点分布,实现加工表面重构从而进行加工精度预测。针对刀具跳动误差难以测量的情况,设计了一种试验方法,从而精准地获取刀具误差参数,并用于模型计算。通过对比试验验证了该预测模型的有效性。 展开更多

关键词 五轴侧铣 刀具跳动 加工精度 误差预测模型 刀触点

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基于刀具跳动的非可展直纹面侧铣加工刀位优化方法

8

作者 孔森 张立强 +1 位作者 冯倩倩 邵云龙 《轻工机械》 CAS 2021年第1期7-11,共5页

在非可展直纹面的侧铣加工过程中,曲面的非可展的特性会影响加工后零件的表面质量。尤其在铣削软材料工件非可展直纹面时,刀具跳动是零件表面加工误差增大的新因素。针对这一问题,课题组提出了一种基于刀具跳动的非可展直纹面侧铣加工... 在非可展直纹面的侧铣加工过程中,曲面的非可展的特性会影响加工后零件的表面质量。尤其在铣削软材料工件非可展直纹面时,刀具跳动是零件表面加工误差增大的新因素。针对这一问题,课题组提出了一种基于刀具跳动的非可展直纹面侧铣加工刀位优化方法。首先构建了刀具跳动下的误差度量函数;随后通过测量法得到了刀具跳动后的实际回转轮廓半径;最后在考虑刀具跳动的情况下通过单点摆动法对初始刀位进一步优化。仿真实验结果表明:在将刀具跳动因素加入非可展直纹面的误差优化模型中后,加工平均误差减小了25%,过切率减小了18.5%。该研究方法有效提高了零件的表面质量。 展开更多

关键词 铣削加工 侧铣 非可展直纹面 刀具跳动 回转轮廓半径

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ZKB-20车用真空泵的加工工艺优化研究 被引量：1

9

作者 姜爱国 《内燃机与配件》 2023年第21期60-62,共3页

针对车用ZKB-20真空泵泵体的在加工过程中精度超差、装配时一次性合格率达不到质量控制要求的问题,从工艺设计到装夹,由设备到刀具进行逐一排查。首先按照工艺规范确定了加工工艺的合理性,通过磁性表去检测机床的重复定位和丝杠间隙等;... 针对车用ZKB-20真空泵泵体的在加工过程中精度超差、装配时一次性合格率达不到质量控制要求的问题,从工艺设计到装夹,由设备到刀具进行逐一排查。首先按照工艺规范确定了加工工艺的合理性,通过磁性表去检测机床的重复定位和丝杠间隙等;又对工装夹具的定位面、定位销等定位基准进行检查,再反复重复装夹,以确定工装夹具的装夹误差是否在合理范围内;通过深入具体的研究,论证提出了相应的工艺改进措施。 展开更多

关键词 真空泵泵体 加工工艺 轮廓曲线 刀具跳动误差 措施

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刀具偏心跳动下侧铣硬脆材料的瞬时铣削力模型

10

作者 马廉洁 杜文豪 +1 位作者 赵镇 邱喆 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期270-279,共10页

以侧铣可加工微晶陶瓷为对象,建立了瞬时整体铣削力模型,研究了刀具偏心跳动状态下立铣刀侧刃铣削瞬时铣削力。通过铣削刀具与工件的次摆线运动,获得了其瞬时切削厚度、瞬时切削面积。通过线性搜索法确定了刀具偏心量和偏心角的最优解,... 以侧铣可加工微晶陶瓷为对象,建立了瞬时整体铣削力模型,研究了刀具偏心跳动状态下立铣刀侧刃铣削瞬时铣削力。通过铣削刀具与工件的次摆线运动,获得了其瞬时切削厚度、瞬时切削面积。通过线性搜索法确定了刀具偏心量和偏心角的最优解,利用一维搜索算法进行了瞬时铣削力作用点的精确求解,并以刀具偏心跳动状态下的瞬时转角予以表达。以Martellotti模型为基础,建立了新的瞬时铣削力模型。以最小二乘法进行了瞬时铣削力模型系数辨识。并从铣削力作用点(瞬时转角)视角,研究了瞬时铣削力的变化特性。铣削实验验证结果表明,铣削力模型预测值与实验值吻合程度较高,平均相对误差不超过8%,该瞬时铣削力模型具有较高的预测精度。 展开更多

关键词 刀具偏心跳动 瞬时铣削力模型 瞬时切削面积 铣削力作用点 硬脆材料

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五轴侧铣加工瞬时未变形切屑厚度计算模型 被引量：2

11

作者 王立平 段飞宇 +2 位作者 佀昊 杜丽 袁星 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期148-152,191,共6页

在五轴侧铣加工铣削力建模中,瞬时未变形切屑厚度的计算是铣削力预测的关键环节,直接影响着铣削力预测的精度与效率。为了提高铣削力的预测精度与效率,基于五轴机床空间运动分析,并考虑刀具径向跳动因素,提出了一种五轴侧铣加工瞬时未... 在五轴侧铣加工铣削力建模中,瞬时未变形切屑厚度的计算是铣削力预测的关键环节,直接影响着铣削力预测的精度与效率。为了提高铣削力的预测精度与效率,基于五轴机床空间运动分析,并考虑刀具径向跳动因素,提出了一种五轴侧铣加工瞬时未变形切屑厚度模型。首先,分析了五轴侧铣加工中铣削刃随刀具旋转、摆动与平移的复合运动规律,得到在不同刀位点处各切削刃的坐标位置;其次,考虑刀具径向跳动因素,提出了一种瞬时未变形切屑厚度的快速计算方法;最后,结合参数化厚度补偿的思想,对求解出的瞬时未变形切屑厚度进行修正,建立了一种等效厚度模型。将本文提出的等效厚度模型与现有的圆弧模型和线性迭代精确模型应用于算例中进行仿真。结果表明:等效厚度模型更加接近迭代精确值,平均误差率仅为1.37%,其与圆弧模型的平均误差率相比降低了8.35%,一定程度上提高了瞬时未变形切屑厚度的预测精度;在保证了预测精度的前提下,该模型相比于线性迭代模型将瞬时未变形切屑厚度的预测效率提高了10倍以上,在五轴侧铣加工铣削力预测中具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 瞬时未变形切屑厚度 五轴侧铣加工 刀具径向跳动 参数化误差补偿

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基于DEFORM-3D有限元模拟的高速铣削刀具偏心跳动分离与辨识研究

12

作者 殷红梅 赵连星 汪木兰 《机械工程师》 2022年第5期20-22,25,共4页

利用DEFORM-3D三维有限元软件模拟高速铣削过程,分析铣削力与切削厚度间的线性关系,建立瞬时铣削力-瞬时切削厚度数学模型。通过一维搜索分离出刀具偏心跳动引起的铣削力并予以再次有限元模拟,完成刀具偏心跳动参数辨识,最终通过平头立... 利用DEFORM-3D三维有限元软件模拟高速铣削过程,分析铣削力与切削厚度间的线性关系,建立瞬时铣削力-瞬时切削厚度数学模型。通过一维搜索分离出刀具偏心跳动引起的铣削力并予以再次有限元模拟,完成刀具偏心跳动参数辨识,最终通过平头立铣刀加工AL6061-T6试验验证有限元模拟预测刀偏铣削力模型的正确性,为铣削力学分析与参数优化提供参考。 展开更多

关键词 高速铣削 有限元模拟 刀具偏心跳动 分离辨识

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深孔加工刀具跳动对孔位置度影响的探讨

13

作者 姜玉珍 《中国现代教育装备》 2014年第15期87-89,共3页

基于传统的深孔加工方式,分析了影响深孔加工精度的主要因素,探讨了在卧式加工中心上对航空材料进行深孔加工时,刀具跳动对孔位置度的影响,阐述了正确选择刀具和刀柄装配形式以减小孔的形位误差的方法。

关键词 深孔加工 刀具径向跳动 孔位置度 航空材料

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