基于解析计算的螺旋锥齿轮切削仿真算法

为检验螺旋锥齿轮数控机床的加工运动过程,提出一种基于解析计算的切削仿真算法。将刀盘切削轮坯形成齿面的过程离散成一系列刀片圆锥体切削轮坯层圆的切削运动,通过解析计算求解圆锥体和层圆的交点来获得分布均匀的齿面数据点,实现螺旋锥齿轮多次切削可视化仿真,并量化切削所用刀片数,生成具有真实齿面的螺旋锥齿轮数字化模型。仿真生成的齿面点与CAD软件求解的仿真齿面点一致,验证了算法的有效性。     

螺旋锥齿轮硬齿面高速铣削与计算机切齿仿真

螺旋锥齿轮副的成形法大轮,利用合适的成形铣刀,在通用的立式加工中心上,可以实现热处理后硬齿面的高速铣削。利用局部综合法可进行整个齿轮副的加工参数设计,并由加工参数得到齿轮副的齿面方程。利用计算机技术可以对轮齿进行图形仿真,并可完成齿轮副的三维造型,为进一步利用有限元软件进行分析打下基础。在加工之前,便可对齿轮副的齿形进行检查,防止齿形发生异常;可以测量齿形数据,以确定高速铣削用成形铣刀的尺寸数据。     

螺旋锥齿轮六轴五联动数控加工模型

基于空间坐标变换原理,研究了六轴五联动数控螺旋锥齿轮机床的运动规律,并建立了机床的加工坐标系;分析了由传统机床调整参数转换为六轴五联动数控机床调整参数的原理并提出了螺旋锥齿轮六轴五联动数控加工数学模型.此外,根据传统机床的大轮展成加工方法,推导出六轴五联动螺旋锥齿轮机床大轮展成法加工原理.最后根据实例计算,并得到了5个联动轴加工时的瞬时位置以及与时间的四阶表达式.     

介观尺度铣削工艺分析

设计了面向介观尺度零件制造的微型三轴数控铣床,并进行了黄铜微铣削实验.当加工特征在介观尺度范畴时,微铣削工艺现象和力学特点受到尺度效应的强烈影响,与常规尺度铣削不同.较大的刀具切削刃圆弧半径和主轴跳动度与单齿进给量比成为影响介观尺度铣削机理和切削力特点的重要因素,导致低进给率条件下产生间断性切屑成形现象.给定切削条件下,单齿进给量不再是一个常量,而是主轴跳动度、最小切削厚度和切削条件的函数.     

铝合金薄壁零件高速动态铣削应用及技术研究

铝合金薄壁零件因加工材料和薄壁零件的易变形特点,特别是采用现在主流的高速动态铣削方法加工提升加工效率的情况下,大吃刀量、大切削深度、高进给的刀具产生的切削力挤压铝合金薄壁,在切削加工过程中很难保证零件得到所需的加工精度。笔者引用常见的铝合金薄壁零件案例,分别对高速动态铣削的加工工艺、加工夹具工装、加工参数、加工刀具等进行了分析,进而解决高速动态铣削与铝合金薄壁零件之间的技术难点,并在提高生产效率的同时,保证了加工精度和表面粗糙度。     

R刀切削力系数辨识及动态切削力建模

现有端铣切削力模型是针对平头铣刀建立的,忽略了刀具几何外形对切削力系数及动态切削力的影响.通过对R刀几何外形分析,沿切削刃将铣刀进行离散化处理,对切削刃微元施用瞬时刚性力模型,通过坐标变换和数值积分获得R刀的动态切削力模型,推导出其切削力系数实验辨识公式.为验证模型的正确性,设计了仿真程序和切削实验,仿真和切削实验结果的一致证实了模型的正确性.     

铝合金铣削加工三维斜角有限元模拟探索

基于金属切削加工有限元模拟技术，采用J-C材料本构模型在ABAQUS6.14中建立7050-T7451铝合金切削加工三维斜角切削有限元模型，阐述了7050-T7451铝合金切削机理，并且开展切削加工实验，研究结果为铝合金高速铣削加工切削力、切削温度预测提供可靠的有限元建模方法，也能为切削参数优化提供指导意义。     

球头铣刀切削力对曲面加工误差的影响研究

球头刀具是自由曲面精加工和半精加工的主要方式,探究球头铣刀切削时的受力状况可为正确选择切削参数提供理论指导。通过研究铣削力与切削面积之间的关系,构建球头铣刀的切削力模型,结合实验采用回归分析方法求取切削力系数的计算方法,从而获得切削力对曲面加工误差的影响因素。为正确选用切削参数提供了理论依据,并有利于高效加工的顺利进行。     

薄壁件切削参数模型理论仿真与实验研究

针对薄壁件难加工的特性,从薄壁件加工模型理论分析入手,首先建立不同切削参数的计算模型,并利用有限元软件ABAQUS对模型进行仿真模拟,同时结合薄壁件切削性能探究实验,对实验结果进行分析,与仿真结果进行对比,从铣削力、温度、残余应力、粗糙度等数据,分析切削参数对薄壁件加工性能的影响,结果表明:单一增加进给量时,会使得切削力、温度、残余应力、表面粗糙度增加;单一增加切削深度和切削宽度,虽然能够有效的增加材料去除率,但是,会使得切削力、温度、残余应力、表面粗糙度增加。     

错齿盘铣刀多齿铣削机理分析

错齿盘铣刀由刀体和可转位刀片组成,安装在铣齿机上在可进行齿轮成形铣削工艺,属于非自由强力铣削。切削载荷、切削耐用度与加工精度是研究其切削机理的关键内容。在研究切削载荷方面,通过建立的切屑拓扑结构,应用TFEA方法,结合刀具的结构以及加工参数,采用非线性指数方程,建立切削载荷模型。采用电流测试的方法进行有效验证。由于机床的横向方向与齿形方向一致,同时是刚性薄弱方向,综合考虑三向切削载荷而不是平面切削载荷,比较三向切削载荷幅值、相位在成形时刻的变化情况。基于相位的变化,产生相位一致和相位相反两种情况,进而产生负向误差和正向误差。结合Z向运动位移,预测不同切削参数下加工精度的变化趋势,为现场加工提供指导作用。     

球头铣刀瞬态切削力数学模型建立与仿真

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.     

重型弧齿锥齿轮铣齿机数控加工模型建立与仿真

通过分析弧齿锥齿轮加工原理及传统机械摇台式弧齿锥齿轮铣齿机的结构和机床运动关系,建立了弧齿锥齿轮铣齿机加工坐标系。采用刀盘主轴进给方式代替传统的整体工件箱部件或摇台部件进给方式,建立了重型弧齿锥齿轮铣齿机三维结构模型。分析了由传统机械摇台式弧齿锥齿轮铣齿机调整参数转变为重型数控弧齿锥齿轮铣齿机调整参数的原理和计算方法,建立了重型弧齿锥齿轮铣齿机的数控加工模型。通过计算实例,得到了重型数控弧齿锥齿轮铣齿机铣齿加工时机床各运动轴的瞬时位置。建立了重型弧齿锥齿轮铣齿机仿真加工机床模型,并进行了仿真加工,仿真结果满足弧齿锥齿轮铣齿机功能性验证要求。     

基于多体理论的数控机床精度逆设计方法

为使机床精度设计有定量的理论数值供参考,依据线性空间集合与映射的数学理论,以多体系统误差建模理论为基础,建立了机床几何误差综合作用时的产品加工质量近似模型。运用蒙特卡罗法对满足加工精度要求的产品进行关键参数数据抽样,从而依据近似模型逆向推导数控机床各轴几何精度。以螺旋锥齿轮铣齿机各轴精度逆设计为例,近似模型以显式的方式揭示了机床几何误差和齿面加工误差间的定量关系,可有效地依据齿轮精度要求逆向推导机床各轴几何精度。     

铣削过程的自适应模糊控制器仿真

通过铣削过程的刀具受力分析，利用多元回归方法建立了XHK数控铣床在逆铣过程中的铣削力模型，根据二阶阻尼系统建立了进给伺服系统的动态模型，基于这两个模型对铣削过程的适应控制器进行了计算机仿真实验，仿真结果表明，该模糊控制器具有自适应能力和较好的动态品质，有效地减小了稳态误差。     

大模数少齿数螺旋齿面的四轴加工与仿真

针对大模数少齿数螺旋齿轮的加工特点，结合渐开线和摆线的性质，利用微分几何工具计算出该类曲面的法矢，作为选取球头铣刀半径的依据。由于铣刀每完成一个行程后，还要进行轮廓插补，采用一种新的渐开线轮廓插补方法，并将插补轨迹换算成球头铣刀的刀心轨迹。分析了插补误差产生原因并提出控制方法。以一转子齿轮为例，仿真其加工过程。结果表明，本加工方法具有高效、高精度特点。     

异速圆盘动态支撑式玉米秸秆粉碎装置设计与试验

针对玉米秸秆粉碎过程中秸秆力学和能耗变化规律不明确,限制秸秆粉碎还田质量提升,不利于秸秆还田技术在东北黑土区推广应用的问题,本文基于异速圆盘动态支撑式玉米秸秆粉碎装置和秸秆受力状态,将玉米秸秆粉碎全过程分为秸秆捡拾阶段、秸秆升举输送阶段和入侵粉碎阶段,建立秸秆各阶段受力数学模型,确定其关键影响参数及范围。以捡拾粉碎刀转速、对数螺线支撑圆盘刀滑切角和捡拾粉碎刀与对数螺线支撑圆盘刀间的传动比为试验因素,选取秸秆最大破碎力、滑切切割功耗和滑切冲量为试验指标,应用有限元分析方法研究试验因素对试验指标的影响规律。结果表明,捡拾粉碎刀转速为1950 r/min、对数螺线支撑圆盘刀滑切角为40°和捡拾粉碎刀与对数螺线支撑圆盘刀间的传动比为0.5时,秸秆最大破碎力、滑切切割功耗和滑切冲量分别为101.71 N、1049.42W和0.032N·s。田间验证试验结果表明,滑切切割功耗为1150.43W,与模型预测值误差为9.63%,秸秆粉碎长度合格率为93.34%,满足行业标准要求。     

关于数控铣削加工中刀具长度补偿功能的探讨

讨论数控铣削加工中应用刀具长度补偿功能的方法和技巧。首先介绍刀具长度补偿建立和撤销的指令格式和编程方法,然后结合对刀过程详细分析了确定刀具长度补偿值的不同方法,最后重点讨论了刀具长度补偿功能在数控铣削加工编程中的具体应用。     

数控螺旋锥齿轮磨齿机机床加工误差补偿

根据螺旋锥齿轮齿面的数学模型,对轮齿曲面进行了离散化处理.运用矢量运算的方法,给出了齿面离散点径矢及其法矢的计算方法.基于螺旋锥齿轮切齿计算得到的比例修正参数以及砂轮可任意修形的特点,建立了一种基于比例修正参数和砂轮参数,对机床加工误差进行补偿的方法,运用最优化算法可得到各种比例修正参数的修正倍数以及砂轮参数的改变量.通过实际的磨齿加工、齿形误差的测量以及机床调整参数的补偿,验证了机床加工误差补偿方法的正确性.