基于AdvantEdge的7075 T651铝合金铣削参数有限元仿真优化

为了在7075 T651铝合金铣削过程中控制铣削力和铣削温度，减小加工变形，笔者对不同铣削参数进行研究和优化。采用专业切削仿真软件AdvantEdge建立二维铣削仿真模型，对铣削力和铣削温度进行仿真分析，对所得到的铣削力和铣削温度的结果进行铣削实验验证；设计正交试验表获得优化的铣削参数组合，采用单因素试验法获得单一因素对铣削力和铣削温度的影响规律。结果表明：有限元仿真和实验数据误差在可接受范围内，说明了有限元模型的正确性；通过正交试验选出了控制铣削力和控制铣削温度的2组最优铣削参数组合；单因素试验的结果说明每齿进给量、铣削宽度和铣削深度的大小与铣削力的大小成正相关，而铣削力几乎不受主轴转速的影响；主轴转速、每齿进给量和铣削宽度的大小与铣削温度的高低成正相关，而铣削温度几乎不受铣削深度影响。     

金属材料铣削力及振幅预测模型

为了实现对加工过程中铣削力动态变化的预测，课题组构建了金属材料铣削力及振幅的预测模型。首先通过仿真与试验相结合的方法，探究不同材料在不同主轴转速和轴向切深下的铣削力特性；在确认仿真模型准确的基础上进行铣削力的正交仿真，采用回归分析的方法构建平均铣削力及振幅的预测模型。结果表明：不同材料的平均铣削力受主轴转速和轴向切深的影响不同，但铣削力的振幅大小与主轴转速和轴向切深均呈正相关。课题组所提出的铣削力及振幅预测模型可以为铣削参数的合理选择提供参考。     

基于SINMERIK系统POCKET指令的型腔铣削加工研究

SINMERIK系统提供的POCKET指令可以用于矩形型腔、圆形型腔及腰形键槽的加工.粗加工时铣刀可以采用较大的进给宽度,从而大大提高了加工效率;精加工时,铣刀可以依照精加工余量为零的特殊参数而智能的跳过此部分加工,优化了走刀路径.此外,在POCKET指令下,铣削循环刀具可以处于任意位置,在保证刀具不和工件及夹具碰撞的前提下,可以迅速达到所要铣削加工型腔的中心点;POCKET循环加工指令对于粗加工提供了三种不同的插入方式,从而满足了不同形状型腔铣削加工需要.     

基于铣削声音信号的刀具状态实验研究

为了更加准确、有效对铣刀磨损状态进行监测,笔者提出以铣削声音为监测信号的方案,搭建基于铣削声音信号 的刀具状态监测平台,设计了基于LabVIEW的实验数据采集分析系统软件平台,并通过小波变换对实验结果进行了论 证。实验结果表明,在1.5～2．O kHz,2.5~4.5 kHz频率范围内,铣削声音信号与刀具磨损有很好的相关性;切削参数的 变化也会对声音信号产生影响,其中主轴转速的影响最为明显。方案验证了用声音信号监测刀具状态是切实可行的,为 刀具状态的监测提供了新的思路与方法。     

基于有限元的热裂法切割液晶玻璃的仿真分析

介绍了激光热裂法,即利用移动热源控制裂纹切割玻璃。运用有限元软件Ansys的参数化设计语言建立二维模型,对激光扫描玻璃模型进行仿真。通过该仿真研究了切割过程中裂纹尖端附近的应力和裂纹尖端的应力强度因子,讨论了激光功率和激光扫描速度两关键加工参数对切割的影响,并给出了裂纹可连续扩展的加工参数范围。仿真结果表明,以裂纹尖端的应力强度因子为参考进行仿真,可以更直观的解释热裂法机理,并可以对实际激光切割液晶玻璃的加工参数进行更准确的预测,从而减少实际切割的盲目性。     

模具钢干铣削试验及参数优化研究

为了对铣削力做进一步的研究,以及预测铣削参数的改变对铣削力变化的影响,文章建立了铣削力预测模型,引 入了PSO优化算法。试验采用正交设计方法,干式铣削SKD61模具钢;KISTLER测力仪测量铣削力;HRsoft_DW数采软 件采集试验数据,并对数据进行极差分析。研究结果表明每齿进给量是铣削参数中影响铣削力最为主要的因素。研究 验证了PSO算法对铣削参数优化问题具有有效性。     

基于刀具跳动的非可展直纹面侧铣加工刀位优化方法

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。     

螺旋槽丝锥几何参数对切削力的影响

螺旋槽丝锥结构复杂,刀具寿命较短,为了研究螺旋槽丝锥的切削性能,对螺旋槽丝锥进行受力分析,建立丝锥 的力学模型。用SolidWorks建立螺旋槽丝锥的三维模型,用仿真软件AdvantEdge FEM模拟螺旋槽丝锥攻丝过程;采用 正交试验法分析HSS-Co-PM ASP2030高速钢螺旋槽丝锥加工AISI-4/30合金结构钢时的切削性能;利用极差分析法研究 螺旋槽丝锥几何参数端面前角γp、切削锥角,kr、沟槽螺旋角w对切削力的影响。试验结果表明：沟槽螺旋角对切削力的 影响最大,其次是端面前角和切削锥角。螺旋槽丝锥加工合金结构钢取沟槽螺旋角35°,切削锥角12°,端面前角2°时切 削力最小,能有效提高刀具寿命     

可加工陶瓷切削中钻头磨损特性的研究

以硬质合金和高速钢钻头对微晶玻璃可加工陶瓷进行钻削加工,测试主后刀面的磨损宽度,考察刀具磨损特性,通过单因素试验法考察刀具材料、冷却条件、刀具角度等参数对刀具磨损的影响。试验结果表明,刀具材料和冷却方式是影响刀具磨损的主要因素,高速钢刀具不适于微晶玻璃陶瓷的钻削加工,冷却条件对硬质合金刀具磨损的影响较为显著。钻头顶角对刀具磨损率的影响较小。     

环形刀高速铣削加工P1.2738钢表面粗糙度预测模型试验研究

针对塑料模具钢P1.2738,利用环形刀在五轴数控加工中心上进行高速铣削正交试验,应用正交回归方法,建立表面粗糙度经验预测模型并通过显著性检验,研究表明回归方程可以对表面粗糙度进行预测,该模型为铣削参数的合理选择提供依据.     

重复频率对飞秒激光直冲式加工氮化铝陶瓷盲孔的影响

为探究飞秒激光加工参数中激光重复频率对盲孔尺寸和形貌的影响规律，课题组使用飞秒激光直冲方式对氮化铝陶瓷表面进行盲孔加工，通过实验探索激光重复频率对盲孔入口直径、孔深、孔口形貌以及孔侧壁形貌的影响规律。研究结果表明：随着激光重复频率的增大，盲孔的入口直径和孔深均呈现出增大至饱和的趋势且在重复频率为0.3 MHz左右达到饱和；盲孔的孔口形貌和侧壁形貌均随着重复频率的增大而变差，孔口周围的熔溅物堆积现象愈发严重，侧壁重铸层附着愈发严重。重复频率过高或者过低都会使得直冲式加工的盲孔达不到理想的尺寸和形貌。     

基于AdvantEdge的表面微织构刀具切削性能仿真研究

表面微织构的刀具与无微织构刀具的切削性能不同，为了研究前刀面带有沟槽微织构的硬质合金刀具的切削性能，通过三维绘图软件绘制织构刀具的二维简化图导入AdvantEdge 中，利用有限元软件AdvantEdge构建切削过程的二维仿真模型，在相同条件下，运用单一变量法对微织构和无微织构刀具进行二维切削仿真，通过对比发现织构刀具在应力、切屑形态方面都有积极的改善作用，刀具表面微织构能够降低切削力、切削温度。     

通用型阶梯式可转位端铣刀试验与研究

本文利用阶梯切削法原理，研究径向错移量较大的单组阶梯式铣削方法，进行了阶梯式可转位端铣刀结构设计计算公式的推导，并做了大量的切削性能对比试验，试验结果与预测指标相符。     

基于Pareto控制的多目标PSO算法在铣削参数优化中的应用

工艺参数是影响零件加工质量和效率的关键因素,工艺参数的优化和调节是改善加工工艺的最有效方法。针对铣削加工参数优化问题,提出了一种基于应用实例的多目标切削参数优化方法。首先,以材料去除率、切削力和刀具寿命为目标函数,建立了统一的切削工艺参数多目标优化数学模型。随后,使用切削数据对目标函数进行组合,建立了该问题的数学模型,研究了适用的求解方法以获得最优解,并通过实验验证了参数优化的有效性。该方法可为加工参数的选择提供指导和依据。     

航空复杂曲面加工精度预测及影响因素分析

在综合考虑机床动静态因素的基础上,建立了各运动轴伺服运动模型和多体联动模型,给出了刀具的实际运动位置和姿态,基于包络理论求解了零件实际铣削成形点、线和层面,采用曲面造型方法构建出零件型面的综合误差。以复杂非可展曲面——"S"试件为例,进行了加工误差的预测和分析,给出了位置环、速度环等机床重要参数对工件铣削精度的影响,并通过切削试验后的数据回归分析予以验证。该平台的搭建为实现航空关键零件加工精度预测提供了技术支撑,依据计算结果可实时调整机床的动态参数,评估机床的加工状态。     

面向表面质量的镍基高温合金铣削参数多目标优化研究

针对镍基高温合金材料在铣削过程中存在表面加工质量低的问题,提出一种基于神经网络及NSGA-Ⅱ算法的工艺参数多目标优化方法。采用不同工艺参数进行数控铣削镍基高温合金Inconel 718加工并获取数据集,以表面粗糙度为输出,不同工艺参数组合为输入,利用麻雀搜索算法建立SSA-BP神经网络模型用于预测Inconel 718铣削表面粗糙度;以最大材料去除率、最小表面粗糙度为优化目标,构建NSGA-Ⅱ工艺参数多目标优化主体模型,调用构建好的预测模型作为主体模型的目标函数并优化求解得到Pareto最优解集。使用TOPSIS法对Pareto最优解集进行最优解决策,得出最佳的工艺参数组合。优化结果表明：该方法不仅可用于高温合金材料数控铣削表面粗糙度预测,还可用于工艺参数优化,为进一步提高数控铣削材料加工质量和效率提供参考。     

钢 铝搅拌摩擦焊接头的孔洞参数化建模和仿真

为探究钢 铝搅拌摩擦焊（friction stir welding，FSW）接头中不同特征的孔洞缺陷对应力分布的具体影响，课题组利用CATIA二次开发程序对孔洞缺陷开展仿真研究。首先，根据钢 铝焊接接头的特点对孔洞和基体进行简化，为量化分析提供基础；然后，编写CATIA二次开发程序对孔洞进行参数化建模，同时建立基体模型，并对孔洞和基体模型进行布尔操作生成接头模型；最后，利用ABAQUS软件对接头模型进行仿真分析，得到孔洞不同特征变量对钢 铝FSW接头的影响。结果表明：孔洞的参数化建模可以很好地提高建模效率；空间角度α和β对应力分布的影响较大，而空间角度γ对应力分布的影响较小；在空间角度相同时，表面孔洞的应力集中系数大于内部孔洞的应力集中系数，表面孔洞的危险程度更大；且应力集中程度最高的位置位于钢 铝交接处。参数化建模和仿真方法为孔洞危险程度的评估提供了一定参考。     

基于Matlab的减振镗杆动态特性分析

机床切削过程中产生的颤振会降低机械加工质量和切削效率，严重影响车床和刀具的使用寿命，产生的环境噪声同时影响工人的身体健康。在影响刀具颤振产生的众多因素中，切削参数（包括切削速度、进给量、背吃刀量）起着不可或缺的作用。为了抑制振动，建立减振镗杆非线性系统的动力学数学模型，加载正弦切削力；采用单因素影响分析方法，研究3种切削参数分别对减振镗杆及减振块最大幅值的影响，绘制不同切削参数下的减振镗杆幅频特性曲线；综合所得仿真结果，分析切削参数对减振镗杆振动影响的规律。所得规律为振动控制策略提供理论依据。     

复杂曲面数控铣削加工工艺参数优化研究

建立铣床参数优化模型,采用遗传算法进行参数寻优,得到复杂曲面切削参数的最优解;通过对铣削加工过程主要影响因素进行分析,得到优化函数和相应的约束函数;利用CAXA通过软件对计算出的理论优化结果进行模拟加工,结果表明工艺参数优化后,可以达到提高生产效率、保证产品质量、降低生产成本的目的.     

ANN技术在切削加工中的研究现状

本文简要介绍了人工神经网络的特点，对人工神经网络在切削加工中的研究和应用现状进行了综述。重点阐述了利用人工神经网络对切削加工过程进行智能化监控、对切削加工过程中刀具状态进行检测以及利用人工神经网络对切削加工状态进行预测、预报等三个方面。最后对人工神经网络在切削加工中的应用前景进行了展望。