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球头铣刀铣削表面形貌的建模方法与实验研究

零件的表面形貌对结合部接触状态、表面磨损、润滑状态、摩擦、振动等均有很大影响,快速获得加工表面的形貌对实现精密制造和智能制造至关重要。球头铣刀由于加工对象适应性强等优点而被广泛应用于航空航天、模具和汽车等行业的零件加工中。然而,对于高精度表面,大部分采用球头铣刀铣削后再抛光的工艺路线,不但耗时耗力而且影响零件表面质量的一致性。随着高速加工技术、多轴控制技术和精密制造技术不断进步和日趋完善,通过球头铣刀精细铣削达到或接近零件的最终表面质量要求已经成为可能。然而,球头铣刀的刀齿形状复杂,切削时刀齿和工件之间的接触点在不断地发生变化,铣削过程中的几何和物理因素对表面形貌形成的影响机理复杂。因此,研究球头铣刀铣削过程中零件加工表面形貌的形成机理以及在不同切削条件下快速生成表面形貌对零件结合性能预测和智能制造有重要的意义。论文从球头铣刀铣削的运动学、静力学和动力学角度出发,以球头铣刀铣削表面形貌的建模与仿真为研究主线,建立铣削过程中的刀齿  (本文共145页) 本文目录 | 阅读全文>>

《工具技术》2013年02期
工具技术

整体球头铣刀参数化设计技术

球头铣刀广泛用于各种复杂型面工件的加工,而对于不同的工件材料、加工型面及切削参数需要合理地选取铣刀的几何参数...  (本文共5页) 阅读全文>>

哈尔滨理工大学
哈尔滨理工大学

球头铣刀微织构精准分布设计及其参数优化研究

针对钛合金铣削加工中存在的加工效率低、表面质量差、刀具寿命短等问题,在刀-工摩擦副表面制备出具有一定排列规则的微织构,能有效改善摩擦副表面的摩擦性能,从而提高刀具的切削性能。本文以微织构球头铣刀铣削钛合金为切入点,研究了微织构激光制备工艺,设计了微织构分布形式,分析了不同刃口形式的微织构球头铣刀的切削性能。基于支持向量回归机,优化了不同刃口形式球头铣刀微织构的设计参数,完成微织构球头铣刀的精准分布设计及高效制备,从而实现钛合金高效高质量加工。本文主要研究内容如下:首先,通过硬质合金与钛合金对磨时接触应力仿真分析,优选微织构结构为微圆坑;对微织构制备试验及微织构周围物理场仿真分析,优选激光制备参数为激光功率百分比70%,扫描速度1700mm/s,扫描次数7次;搭建摩擦磨损试验平台,分析了微织构刀具的减摩抗磨机理;基于上述机理,分析了微织构在前刀面面积占有率对铣削力的影响,为微织构的制备奠定了基础。其次,通过微织构参数化设计模型,分...  (本文共183页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京理工大学
北京理工大学

微径球头铣刀铣削微小结构加工精度影响机制研究

微小结构被广泛地应用于各个领域,其特征尺度小,结构复杂,形状精度和位置精度要求高,形廓加工困难,且刀具易磨损,使得零件加工精度很难保证。具有微小斜面、曲面的微小结构常使用微径球头铣刀进行微细铣削,但因刀杆、刀头处直径较小,刚度比常规铣削用的刀具差,易变形引起工件尺寸误差。再者在铣削过程中球头铣刀往往倾斜一定角度,工件-刀具接触几何关系因倾角不同而不同,使得参与刃段速度不同,受力磨损有差异,影响工件的形状、位置误差及表面形貌。本文以微径球头铣刀微细铣削微小结构为研究对象,从铣削力建模、加工尺寸误差预测、倾角对几何误差、表面形貌的影响规律等方面进行了深入研究。本文主要研究内容与创新性成果如下:1.综合考虑工件曲率半径、刀具倾角等因素以及刀具偏心、单齿切削等现象,建立了微径球头铣刀的铣削力模型。首先分析了微径球头铣刀几何特征,讨论了微细切削过程出现的最小切削厚度、刀具偏心以及单齿切削现象,建立了刀刃点的运动轨迹模型以及瞬时切削厚度模型...  (本文共160页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨理工大学
哈尔滨理工大学

切削钛合金用YG8球头铣刀微织构设计准则及实验研究

钛合金因其优异力学性能、抗腐蚀性能和抗高温氧化等特性被广泛应用于航天、医疗、汽车等领域,但钛合金是典型的难加工材料,钛合金的切削加工比传统材料困难得多。而在刀具表面置入微织构可以减少刀-屑接触面积,降低摩擦力,起到抗磨减摩的作用。本文以改善刀具切削性能为目标,研究硬质合金球头铣刀的微织构参数对切削温度、切削力、刀具磨损和工件表面粗糙度的影响规律,并通过回归分析建立数学模型,以硬质合金微织构球头铣刀切削性能为评价标准,应用遗传算法对微织构参数进行多目标优化,建立微织构设计准则数学模型。首先从理论上分析了微织构抗磨减摩机理,从切削运动角度阐述了微织构有效作用面积,设计了微织构刀具的制备工艺。为了研究切削参数对硬质合金微织构球头铣刀切削性能的影响,进行了不同切削参数下的切削钛合金仿真试验。分析了切削参数对切削温度和切削力的影响,并对硬质合金微织构球头铣刀进行了切削钛合金的实验验证。并且综合考虑切削力、切削温度以及加工速率优选出一组最佳...  (本文共83页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨理工大学
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球头铣刀几何参数集成仿真优化方法

随着新材料、新工艺的出现,传统参数固定的通用刀具难于满足现代制造业灵活的需求,在切削过程中刀具几何参数影响切削力与切削温度,而力与温度是造成刀具磨损和失效的主要原因,同时还影响着加工表面的形状与质量。目前国内外多数学者将刀具参数作为已知量进行研究,而非针对具体的加工对象设计具有专用属性的高性能刀具,且刀具几何参数之间是相互关联的,不可孤立的选择某一参数。在满足一定的切削工况下,优化刀具几何参数是提升切削性能的有效手段,使用试验方法分析金属切削过程,需配备高精度设备和检测仪器作为支撑,成本代价高昂,随着现代计算机技术的蓬勃发展,基于有限元理论的定量化仿真技术成为了研究切削加工和刀具优化的有力工具,但其自动化程度较低,刀具与仿真前处理的建模周期长。为了使球头铣刀几何参数的优化设计更加高效,本文提出了集成仿真优化刀具几何参数的方法,研究了Isight集成UG、ABAQUS软件的关键技术,阐述了在集成过程中所需的必要文件及其获取方法。首...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>