面向智能制造的刀具全生命周期智能管控技术 被引量：41

1

作者 刘献礼 李雪冰 +4 位作者 丁明娜 岳彩旭 王力翚 梁月昇 张博闻 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期196-219,共24页

智能制造是未来制造业的主攻方向,以航空航天、汽车领域为代表的高端制造装备关乎国防安全和国家经济命脉。复杂多样化的零部件加工对刀具管控提出了更高的要求。刀具作为切削过程中最活跃、状态变化最多的要素,其性能直接影响加工精度... 智能制造是未来制造业的主攻方向,以航空航天、汽车领域为代表的高端制造装备关乎国防安全和国家经济命脉。复杂多样化的零部件加工对刀具管控提出了更高的要求。刀具作为切削过程中最活跃、状态变化最多的要素,其性能直接影响加工精度和生产效率。大数据时代的到来引领刀具管理模式的变革,制造商、供应商、应用企业对刀具全生命周期数据的需求与日俱增。通过分析刀具管控现状可知,设计制造精准性、寿命预测准确性、刀具管控科学性是亟待解决的核心问题。提出刀具全生命周期智能管控的内涵及关键技术,综述国内外学者在刀具设计制造智能优化、刀具切削过程状态监测和刀具多源数据管理共享方面的研究成果,最后结合刀具管控技术的应用情况对未来的研究方向进行展望。随着智能制造的不断深入,以人工智能、大数据、数字孪生、云计算等现代信息技术为依托的刀具全生命周期智能管控技术,必将推动刀具产业链转型升级。 展开更多

关键词 智能制造 刀具 智能管控 全生命周期 状态监测 大数据

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切削过程中的智能技术 被引量：38

2

作者 刘献礼 刘强 +4 位作者 岳彩旭 王力翚 LIANG S Y 计伟 高海宁 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第16期45-61,共17页

切削过程是非常复杂的加工过程,在切削过程中涉及物理学、化学、力学、材料学、振动学、摩擦学、传热学等多学科多领域的相关知识与理论,对于切削过程的控制一直以来是切削研究的重点。随着加工技术不断发展与工业4.0时代的到来,切削过... 切削过程是非常复杂的加工过程,在切削过程中涉及物理学、化学、力学、材料学、振动学、摩擦学、传热学等多学科多领域的相关知识与理论,对于切削过程的控制一直以来是切削研究的重点。随着加工技术不断发展与工业4.0时代的到来,切削过程的智能加工技术已经成为切削研究的热点,在切削过程中应用智能加工技术是必然的发展趋势。阐述智能加工技术的内涵、应用智能加工技术的流程,并对智能加工技术所涉及的关键技术进行说明。论述了学者们应用智能加工技术在仿真优化、切削过程状态监测与优化控制等方面的研究成果。通过分析智能加工技术的应用前景与存在问题,指出了智能加工技术尚待解决的主要科学问题及关键技术。智能加工是加工技术的发展方向,智能加工技术在切削过程中的应用一定会带来制造业的又一次技术革命。 展开更多

关键词 智能加工技术 切削过程 仿真优化 在线监测 人工智能 优化控制

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薄壁件铣削过程加工变形研究进展 被引量：33

3

作者 岳彩旭 张俊涛 +3 位作者 刘献礼 陈志涛 Steven Y.LIANG Lihui WANG 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期99-124,共26页

机床加工性能和刀具切削性能的发展使得薄壁件的高效率和高精密加工成为可能,也使得薄壁件在航空航天领域得到更广泛应用。薄壁零件结构复杂、刚度低,在铣削过程中易发生变形,因此精准预测与控制薄壁件的加工变形是机加工领域亟需解决... 机床加工性能和刀具切削性能的发展使得薄壁件的高效率和高精密加工成为可能,也使得薄壁件在航空航天领域得到更广泛应用。薄壁零件结构复杂、刚度低,在铣削过程中易发生变形,因此精准预测与控制薄壁件的加工变形是机加工领域亟需解决的工艺难题。通过对薄壁件分类以及加工工艺分析,归纳总结引起薄壁件加工变形的因素,对加工变形影响最为关键的铣削力计算模型进行简述;结合国内外薄壁件变形预测与控制方法的研究,以弹塑性和数值模拟方法对薄壁件加工变形进行预测,通过加工工艺优化、辅助支撑技术、高速切削技术和数控补偿技术等方法对薄壁件加工过程的变形量进行控制;基于数据驱动数字孪生体的更新迭代,实现薄壁件实际加工过程的孪生及薄壁件变形预测与控制,构建了以数字孪生为平台的薄壁件加工变形预测与控制理论框架;最后对数字孪生在薄壁件加工变形预测及控制的发展与应用提出展望。 展开更多

关键词 薄壁件 加工变形 铣削力模型 变形预测与控制 数字孪生

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机床智能控制系统体系架构及关键技术研究进展 被引量：19

4

作者 孟博洋 李茂月 +3 位作者 刘献礼 WANG Lihui LIANG S Y 王志学 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期147-166,共20页

机床智能控制系统是未来智能机床领域的重要组成部分,对提高制造业核心竞争力具有重要意义。相比传统数控系统,机床智能控制系统具有更高效、稳定地加工质量,以及可代替人工经验智能判断等优点。针对现有机床智能控制系统方面的综述性... 机床智能控制系统是未来智能机床领域的重要组成部分,对提高制造业核心竞争力具有重要意义。相比传统数控系统,机床智能控制系统具有更高效、稳定地加工质量,以及可代替人工经验智能判断等优点。针对现有机床智能控制系统方面的综述性讨论较少的情况,通过分析机床控制系统发展历程中四个阶段的特点,提出机床控制系统的智能化体系和架构。然后,从先进技术角度,详细阐述了人工智能技术、数字孪生技术以及云服务等关键技术,在机床智能控制系统中的应用。最后,通过分析智能机床面临的几大严峻挑战与应对之策,展望了未来机床智能化控制系统的发展趋势。 展开更多

关键词 数控机床 智能控制系统 人工智能 数字孪生 云服务

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切削加工颤振智能监控技术 被引量：17

5

作者 王志学 刘献礼 +4 位作者 李茂月 LIANG S Y 王力翚 李玉强 孟博洋 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第24期1-23,共23页

切削加工颤振智能监控技术是智能机床中不可或缺的一部分,是智能加工的一个重要发展方向。它对于提高零件的加工精度与效率,增加企业的运营绩效具有重要的意义。以传感器的选择、特征提取、颤振识别和颤振抑制为主线,系统的综述了切削... 切削加工颤振智能监控技术是智能机床中不可或缺的一部分,是智能加工的一个重要发展方向。它对于提高零件的加工精度与效率,增加企业的运营绩效具有重要的意义。以传感器的选择、特征提取、颤振识别和颤振抑制为主线,系统的综述了切削加工过程中颤振智能监控的研究进展。分析颤振信号的选择和时域、频域、时频域以及特征自适应智能提取的特征提取方法;分析神经网络、支持向量机、隐马尔科夫模型、混合模型和在线智能进化模型在颤振识别中的应用;着重分析基于主轴转速调整的颤振智能控制方法。在此基础上,对切削加工颤振智能监控的研究难点进行了分析,并总结了目前存在的问题。最后,对切削加工颤振智能监控技术今后的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 切削加工颤振 智能监控 传感器选择 特征提取 颤振识别 变主轴转速

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基于EMD-SVM的钛合金铣削过程刀具磨损监测 被引量：6

6

作者 谢振龙 岳彩旭 +4 位作者 刘献礼 严复钢 刘智博 穆殿方 梁越昇 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期988-996,1039,共10页

以硬质合金刀具铣削Ti-6Al-4V为研究对象,提出了一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)及支持向量机(support vector machine,简称SVM)的刀具磨损阶段识别方法。首先,将原始加速度信号及力信号分解为一系列模态分... 以硬质合金刀具铣削Ti-6Al-4V为研究对象,提出了一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)及支持向量机(support vector machine,简称SVM)的刀具磨损阶段识别方法。首先,将原始加速度信号及力信号分解为一系列模态分量(intrinsic mode function,简称IMF),选择了有效的IMF来组合一个新的信号;其次,计算新信号的多评价指标矩阵,将得到的多指标矩阵(Ikaz^(TM)、功率谱熵及均方根)作为输入特征向量,得到了基于线性分类器的刀具磨损识别模型;最后,将检测信号输入模型中进行识别,对刀具磨损阶段的识别精度达到了99.17%。EMD-SVM相较于SVM、BP神经网络及小波包-SVM模型,运算时间减少,运算精度提高。实验结果表明,该模式对钛合金铣削过程中的刀具磨损具有良好的识别效果,为刀具磨损状态的监测提供了一种新方法。 展开更多

关键词 经验模态分解 支持向量机 刀具磨损监测 切削力信号 振动信号

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考虑力致变形影响的薄壁件铣削多点接触稳定性预测 被引量：5

7

作者 王志学 刘献礼 +3 位作者 李茂月 王力翚 Steven YLIANG 于福航 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第17期309-320,共12页

薄壁件具有弱刚性的特点,因此在加工过程中极易诱发颤振,同时由于铣削力的存在,导致工件的变形不可避免。力致变形的存在导致径向切深的改变,从而造成切入和切出角的变化,最终影响了加工的稳定性。同时,在侧铣过程中,薄壁件动力学参数... 薄壁件具有弱刚性的特点,因此在加工过程中极易诱发颤振,同时由于铣削力的存在,导致工件的变形不可避免。力致变形的存在导致径向切深的改变,从而造成切入和切出角的变化,最终影响了加工的稳定性。同时,在侧铣过程中,薄壁件动力学参数沿刀轴方向变化明显,所以在建立动力学模型时,需要同时考虑力致变形和多点接触的影响。首先,对铣削力进行了建模,并考虑了铣刀螺旋角的影响;其次,提出了一种变形量迭代提取的方法,借助Workbench软件提取了不同轴向切深处由于铣削力导致的工件变形并进行了拟合。然后,对工件进行了模态分析,提取了工件的模态振型并进行了拟合。最后,将刀-工接触域沿刀轴方向进行了离散,计算了各节点处的振型和由于铣削力导致的工件变形,综合这些因素建立了考虑力致变形的多点接触动力学模型。最后以钛合金(Ti6Al4V)为研究对象,进行了实验验证,并与未考虑力致变形的多点接触动力学模型进行了对比,证明了本文所提模型的优越性。 展开更多

关键词 铣削颤振 力致变形 多点接触 薄壁件 钛合金

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考虑时变性热强度和时变性热量分配比的铣刀前刀面瞬态温度场建模研究 被引量：6

8

作者 岳彩旭 都建标 +4 位作者 刘献礼 LIANG S Y WANG Lihui 高海宁 李恒帅 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期206-216,共11页

高速周铣是一种加工范围广和生产效率高的机械加工方式,其加工过程中会出现大量铣削热,尤其是加工导热率较低的工件时更为显著,铣削温度上升和下降的周期性变化会加速刀具磨损,进而降低工件表面加工质量。由于目前在周铣加工研究中缺乏... 高速周铣是一种加工范围广和生产效率高的机械加工方式,其加工过程中会出现大量铣削热,尤其是加工导热率较低的工件时更为显著,铣削温度上升和下降的周期性变化会加速刀具磨损,进而降低工件表面加工质量。由于目前在周铣加工研究中缺乏对铣刀前刀面瞬态温度场的研究,为此,综合考虑第二变形区时变性热强度、时变性热量分配比以及前角因素,提出了一种基于"移动热源法"的铣刀前刀面瞬态温度场建模方法。首先建立第一变形区热源影响下的铣刀前刀面瞬态温度场温升模型,其次建立第二变形区热源影响下的铣刀前刀面瞬态温度场温升模型,最后进行温升模型叠加计算,进而建立铣刀前刀面瞬态温度场模型。仿真与试验结果验证了模型的准确性,该模型将进一步为研究铣刀前刀面抗磨设计提供理论支持。 展开更多

关键词 周铣 前刀面瞬态温度场 时变性热强度 时变性热量分配比

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钛合金铣削过程刀具前刀面磨损解析建模 被引量：5

9

作者 岳彩旭 杜延杰 +4 位作者 李晓晨 陈志涛 刘献礼 Steven Y.LIANG Lihui WANG 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第23期232-240,共9页

钛合金Ti6Al4V作为典型的航空航天难加工材料,在其铣削过程中硬质合金刀具的磨损会降低加工过程稳定性,进而影响加工效率和已加工表面表面质量。刀具前刀面磨损会导致刀具刃口强度降低,并影响切屑的流向和折断情况。针对前刀面磨损机理... 钛合金Ti6Al4V作为典型的航空航天难加工材料,在其铣削过程中硬质合金刀具的磨损会降低加工过程稳定性,进而影响加工效率和已加工表面表面质量。刀具前刀面磨损会导致刀具刃口强度降低,并影响切屑的流向和折断情况。针对前刀面磨损机理进行分析并构建了月牙洼磨损深度预测模型。首先运用解析方法构建了前刀面应力场模型,得到切屑在前刀面滑动过程中的刀具前刀面应力分布情况及磨损位置。基于刀-屑接触关系的基础上建立了前刀面温度场模型。然后,基于所得刀具前刀面应力与温度分布,构建综合考虑磨粒磨损、粘结磨损与扩散磨损的铣刀月牙洼磨损深度预测模型,获得月牙洼磨损预测曲线;结合铣刀月牙洼磨损带沿切削刃方向分布的特点,建立了随时间变化的铣刀前刀面磨损体积预测模型。最后通过试验验证了切削宽度对前刀面磨损的影响规律,预测结果与试验测量值具有较好的吻合性。结果表明随着切削宽度的增加,月牙洼磨损深度及前刀面磨损体积都随之增加。研究结果为钛合金铣削用刀具的设计和切削参数的合理选择提供了理论基础。 展开更多

关键词 TI6AL4V 铣削 前刀面磨损 磨损预测 刀-屑接触关系

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机械系统动力学Rosenberg嵌入法的扩展与解耦:一阶约束与二阶约束的整合 被引量：1

10

作者 赵睿英 余进 +2 位作者 CHEN Y H 冯艳丽 曹学鹏 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期101-115,共15页

如何正确又有效地将非完整约束引入一直是机械系统动力学建模的重点和难点。传统的机械系统动力学建模方法(如:拉格朗日乘子法、Gibbs-Appell方法和Kane方法)通过借助拉格朗日乘子、广义伪速度和伪加速度等辅助变量来建立系统的运动方程... 如何正确又有效地将非完整约束引入一直是机械系统动力学建模的重点和难点。传统的机械系统动力学建模方法(如:拉格朗日乘子法、Gibbs-Appell方法和Kane方法)通过借助拉格朗日乘子、广义伪速度和伪加速度等辅助变量来建立系统的运动方程,这些方法正确,但步骤复杂、计算量大。相比而言,伯克利大学力学大师Reinhardt M.Rosenberg提出了一种完全不同的约束嵌入方法,该方法将约束嵌入到虚位移中,再借助基本方程来建立机械系统的动力学模型,可获得低维的机械系统动力学模型。与上述传统建模方法相比,Rosenberg嵌入法简单、直观且无需辅助变量,弥补了其他约束嵌入建模方法在机械系统动力学中可能存在不适用问题(特别是非完整约束)。然而,该方法借助“嵌入”约束对系统降维,存在降维后的动力学模型耦合性较强,且后续解耦困难等问题。因此,创新地提出将约束的一阶与二阶形式进行整合的思想,对Rosenberg方法进行扩展和补充,建立完全解耦的机械系统动力学模型,并利用经由完全不同理念所推导出的Udwadia-Kalaba方程对扩展后的Rosenberg嵌入法进行理论验证,确认扩展后的方法正确、有效。其次,基于扩展后的Rosenberg嵌入法,建立了太空悬浮机器人和三轮全向移动机器人的动力学解析模型,通过与Udwadia-Kalaba方程建立模型的数值仿真结果相对比,完全验证了所建动力学模型的正确性,为机械系统动力学建模提供了一个具有实际应用价值的新方法。 展开更多

关键词 机械系统 约束 动力学建模 Udwadia-Kalaba方程

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双转台五轴数控机床主轴热误差测量与建模 被引量：5

11

作者 刘献礼 宋厚旺 +3 位作者 吴石 岳彩旭 Steven Y.Liang 李荣义 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 北大核心 2019年第6期1-10,共10页

为了测量数控机床实际切削加工过程中主轴的热误差,并优化热误差模型的输出,提出利用热测试件测量机床主轴热误差的方法,并利用误差特性分离出热误差。针对机床热误差建模中温度测点优化选择的问题,提出基于K-means++算法和相关系数法... 为了测量数控机床实际切削加工过程中主轴的热误差,并优化热误差模型的输出,提出利用热测试件测量机床主轴热误差的方法,并利用误差特性分离出热误差。针对机床热误差建模中温度测点优化选择的问题,提出基于K-means++算法和相关系数法相结合的方法选取温度敏感点,采用K-means++算法对所有温度测点进行聚类,相关系数法计算各个温度变量与主轴热误差之间的相关性,从而确定温度敏感点,结合分离出的热误差建立主轴热误差多元线性回归模型。在VMC-C50双转台五轴数控机床上对该方法进行试验验证,结果表明,温度测点的数量由8个减少为2个,模型的预测精度及鲁棒性得到有效提升。 展开更多

关键词 五轴数控机床 主轴热误差 热测试件 K-means++算法 相关系数法

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深度学习与多信号融合在铣刀磨损状态识别中的研究 被引量：4

12

作者 穆殿方 刘献礼 +4 位作者 岳彩旭 Steven Y.LIANG 陈志涛 李恒帅 徐梦迪 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2021年第10期1581-1589,共9页

为精确地识别刀具磨损状态,提出了一种深度学习与多信号融合相结合的识别方法。以自编码网络为基础,构建了堆叠稀疏自编码网络。采集铣刀不同磨损状态下的力信号、振动信号及声发射信号,并对上述信号进行小波包分解以便获取能够表征铣... 为精确地识别刀具磨损状态,提出了一种深度学习与多信号融合相结合的识别方法。以自编码网络为基础,构建了堆叠稀疏自编码网络。采集铣刀不同磨损状态下的力信号、振动信号及声发射信号,并对上述信号进行小波包分解以便获取能够表征铣刀磨损的时频域特征。利用无监督学习和有监督学习对堆叠稀疏自编码网络进行训练,建立了深度学习的铣刀磨损状态识别模型。研究结果表明,多信号融合的深度学习模型对铣刀磨损状态识别准确率达到94.44%。 展开更多

关键词 刀具磨损 状态识别 深度学习 多信号融合 堆叠稀疏自编码网络

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钛合金框架类零件铣削用立铣刀设计与应用研究进展

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作者 李明星 岳彩旭 +4 位作者 刘献礼 陈志涛 姜志鹏 岳大荀 STEVEN Y L 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第23期283-309,共27页

钛合金材料以轻质、高强、耐腐蚀等优异特性在航空航天领域得到了广泛的应用,但良好的材料属性也为其加工带来难题,尤其对结构复杂的钛合金框架类零件切削,对刀具的设计、使用和性能评价都提出了更高的要求。首先分析了限制钛合金框架... 钛合金材料以轻质、高强、耐腐蚀等优异特性在航空航天领域得到了广泛的应用,但良好的材料属性也为其加工带来难题,尤其对结构复杂的钛合金框架类零件切削,对刀具的设计、使用和性能评价都提出了更高的要求。首先分析了限制钛合金框架类零件切削性能发挥的影响因素,即切削力、切削温度和已加工表面残余应力,并以影响因素为约束总结了钛合金框架类零件加工用整体立铣刀几何结构、表面涂层和基体材料的研究现状;其次针对特定加工场景以影响因素为约束推荐了切削参数;随后将影响因素量化为便于识别统计的评价指标,即切削寿命、效率和表面完整性,进而阐述了刀具切削性能评价的研究进展。最后对整体立铣刀在钛合金框架类零件加工领域的发展与应用进行展望。随着新一代信息技术发展,将进一步推动刀具设计、使用与切削性能发挥的深度融合,助力钛合金框架类零件的高质量、长寿命、高效率切削。 展开更多

关键词 框架类零件 立铣刀 铣削加工 刀具设计 切削性能 表面质量

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考虑接触应力和温度的刀-屑摩擦因数建模 被引量：2

14

作者 谢娜 岳彩旭 +3 位作者 李晓晨 刘献礼 郝小乐 Steven Y LIANG 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2022年第6期821-826,共6页

刀具-切屑接触摩擦特性对切削过程中的力、温度及刀具磨损等均会产生较大的影响。针对此,建立刀-屑接触摩擦因数与接触面正应力和相对温度之间的经验模型。采用HT-1000多功能球-盘摩擦磨损试验机,进行硬质合金球(模拟刀具)和Ti6Al4V(模... 刀具-切屑接触摩擦特性对切削过程中的力、温度及刀具磨损等均会产生较大的影响。针对此,建立刀-屑接触摩擦因数与接触面正应力和相对温度之间的经验模型。采用HT-1000多功能球-盘摩擦磨损试验机,进行硬质合金球(模拟刀具)和Ti6Al4V(模拟工件)的摩擦试验,通过试验数据建立并验证了考虑接触应力和切削温度的摩擦因数模型。以此为基础,基于斜角切削理论构建变摩擦因数的立铣刀铣削力模型。通过与钛合金铣削实验测的铣削力值进行对比验证,得出所建立的变摩擦因数的铣削力模型的准确性。 展开更多

关键词 刀-屑接触 摩擦因数 接触应力 温度 铣削过程

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考虑刀-屑变摩擦因数的铣削力预测 被引量：2

15

作者 李晓晨 岳彩旭 +5 位作者 刘献礼 谢娜 陈志涛 李恒帅 郝小乐 梁越昇 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期580-587,622,623,共10页

针对铣削过程中刀具磨损或破损导致切削力波动剧烈,进而使得铣削过程控制难的问题,需要建立考虑刀-屑间的摩擦特性进行切削力精确微元建模。由于常数表示摩擦因数无法全面地描述铣削过程中的摩擦特性,因此以硬质合金立铣刀铣削Cr;MoV淬... 针对铣削过程中刀具磨损或破损导致切削力波动剧烈,进而使得铣削过程控制难的问题,需要建立考虑刀-屑间的摩擦特性进行切削力精确微元建模。由于常数表示摩擦因数无法全面地描述铣削过程中的摩擦特性,因此以硬质合金立铣刀铣削Cr;MoV淬硬钢过程为研究对象,根据前刀面温度分布和刀-屑间相对滑移速度建立摩擦因数的经验模型。在考虑材料硬度和刀具后刀面磨损的基础上建立第1剪切区、第2剪切区和第3剪切区受力预测模型,并通过离散微元法建立整体铣削力预测模型。仿真结果与铣削实验测得的结果有很好的一致性,验证了所建立模型具有较高的预测精度,进一步证明了随着后刀面磨损宽度的增加,铣削力随之增大。该结果为Cr;MoV淬硬钢铣削加工加工参数优化提供了理论支持。 展开更多

关键词 变摩擦因数 斜角切削 刀具磨损 铣削力 预测建模

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轴向超声振动辅助铣削力的建模与实验研究 被引量：2

16

作者 魏学涛 岳彩旭 +3 位作者 刘献礼 严复钢 魏士亮 Steven Y.Liang 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2021年第12期1820-1828,共9页

轴向超声振动辅助铣削工艺是近年来铣削领域的最新进展之一,目前对于轴向超声振动铣削力建模的研究相对较少。针对这一问题,提出了一个考虑轴向振动的超声铣削力建模方法。根据空间中刀尖运动轨迹的坐标,建立了准确的瞬时切厚模型,得到... 轴向超声振动辅助铣削工艺是近年来铣削领域的最新进展之一,目前对于轴向超声振动铣削力建模的研究相对较少。针对这一问题,提出了一个考虑轴向振动的超声铣削力建模方法。根据空间中刀尖运动轨迹的坐标,建立了准确的瞬时切厚模型,得到不同切削角度下切屑形成力和摩擦力模型。将铣削力与未变形的切屑截面面积建立函数关系,考虑了瞬时未变形切厚模型以及瞬时切深模型,得到了轴向冲击力模型。结合切屑形成力模型、摩擦力模型和轴向冲击力模型得到轴向超声振动辅助铣削力模型。研究结果表明:预测的铣削力变化趋向与实验测得的铣削力变化趋向吻合,最大峰值力的误差范围在7.53%~17.35%之间。本文结果将为超声振动辅助铣削工艺的优化研究提供理论基础。 展开更多

关键词 轴向振动 超声铣削 解析模型 铣削力

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考虑应变-温度耦合与高温动态结晶的钛合金本构模型研究 被引量：2

17

作者 张铭 刘献礼 +3 位作者 岳彩旭 Steven Y.LIANG 李恒帅 刘智博 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2021年第11期1641-1648,共8页

Ti-6Al-4V合金的高速切削加工是一个复杂的高温高应变率的热力耦合过程,为更加准确研究Ti-6Al-4V合金在高温高应变率下的真实应力-应变关系,构建了一种修正Johnson-Cook(J-C)本构模型。修正的J-C本构模型综合考虑了塑性阶段应变硬化率... Ti-6Al-4V合金的高速切削加工是一个复杂的高温高应变率的热力耦合过程,为更加准确研究Ti-6Al-4V合金在高温高应变率下的真实应力-应变关系,构建了一种修正Johnson-Cook(J-C)本构模型。修正的J-C本构模型综合考虑了塑性阶段应变硬化率会随加载温度的升高而降低的现象,以及在达到高温动态结晶效应的临界温度时,Ti-6Al-4V合金的流动应力会急剧下降的现象。基于修正J-C本构模型的流动应力-应变预测结果与试验数据吻合程度良好,误差率在8%以内,准确的反映了Ti-6Al-4V合金在不同加载温度下的真实应力-应变关系。 展开更多

关键词 TI-6AL-4V合金 应变硬化率 再结晶 本构模型

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一种基于多步回溯算法的铣削稳定性预测方法 被引量：4

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作者 于福航 李茂月 +2 位作者 严复钢 刘献礼 梁越昇 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期102-109,共8页

在加工过程中,由于薄壁件的弱刚性易发生加工颤振,从而对工件表面质量和刀具寿命等造成不良的影响,对铣削过程的稳定性进行预测是至关重要的。通过提出一种多步回溯算法来预测铣削过程的稳定性,将铣削过程离散化成时滞周期方程,在每个... 在加工过程中,由于薄壁件的弱刚性易发生加工颤振,从而对工件表面质量和刀具寿命等造成不良的影响,对铣削过程的稳定性进行预测是至关重要的。通过提出一种多步回溯算法来预测铣削过程的稳定性,将铣削过程离散化成时滞周期方程,在每个时间间隔上采用多步回溯的方法来近似时间周期及时滞项。通过构建状态转移矩阵,根据Floquet理论获得了铣削稳定性边界参数。最后,通过仿真对比实例验证了算法的计算精度和收敛率。结果表明,多步回溯算法具有快速收敛及高计算精度等特点,尤其在低速铣削的稳定性预测中具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 稳定性预测 回溯算法 铣削加工 多步插值 FLOQUET理论

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