精密、超精密切削技术发展概况

我国在精密和超精密机床、精密切削刀具、超精密检测等精密切削的关键技术方面与德国、日本、美国等制造强国相比仍有很大的差距。随着机床和刀具技术的发展,精密切削技术将朝着更高精度(分子去除、原子去除、量子技术等)等方面发展。因此,要达到甚至超过国外精密切削技术水平,我们仍有很长的路要走,至少还需要20~30年的努力。     

CUPE的超精密加工及测试技术

介绍了英国Ｃｒａｎｆｉｅｌｄ大学超精密加工实验室的概况、主要的研究范围及内容．重点介绍了超精密金刚石切削和磨削机床，超精密测量仪器，超精密加工和测量机床的组件以及Ｎａｎｏｃｅｎｔｒｅ超精密车床中的关键技术．     

GA寻优超精密加工表面粗糙度预测模型参数的研究

提出将遗传算法(GA)用于超精密切削表面粗糙度预测模型的参数寻优,并给出了金刚石刀具超精密切削铝合金的表面粗糙度预测数学模型,进行了遗传算法(GA)和最小二乘法的比较,结果表明遗传算法较最小二乘法更适合于粗糙度预测模型的参数寻优。     

超精密加工专题

实现高质量加工的超精密非球面加工机床在线检测的超精密非球面加工[日]/坪井晖.//机械工具,1992,(6):38～43 日本丰田工机开发出超精密高效率切削,磨削光学透镜模具,以及在线检测加工的CNC超精密球面加工机床,形状加工精度为O.1μm以上,表面粗糙度好,不需手工研磨,加工效率高,只需一次装卡     

超精密切削加工技术的发展概况

超精密切削加工是从六十年代初期发展起来的新技术,二十多年来,超精密加工技术已发展到一个新的阶段,美国和日本居于领先地位。近年来,美国、日本研制出多种新式超精密加工机床,此外,苏联和西欧一些国家也进行了超精密加工技术的研究,取得了重大进展,达到相当高的水平。     

五轴超精密加工机床底座设计技术研究

机床底座是超精密加工机床的基础,其稳定性、精度保持性对超精密加工机床的精度指标有较大影响.本文介绍了目前国内外超精密加工机床典型的底座结构,利用有限元工具分析设计了五轴超精密加工机床底座,经检测,该机床底座的实际精度满足指标要求.     

金刚石超精密切削刀具技术概述

分析了国内外金刚石超精密切削刀具技术的发展概况,并从金刚石超精密切削刀具的精度控制、金刚石超精密切削刀具的选择以及金刚石超精密切削刀具的制造技术等方面进行了探讨。     

VERICUT数控程序切削速度优化

优化原理来源于实际生产.无论是手工编程还是软件编程,其程序速度一般比较固定,可以给定例如下刀、抬刀速度,但无法得知每步的切削量,从而无法根据切削量调整切削速度,所以我们在实际生成中常常看到机床操作者使用倍率旋钮来调整切削速度,操作者的目的是:第一,避免切削余量大,损坏刀具和损伤机床;第二,提高加工效率.     

微结构表面超精密加工中切削条件的影响分析

介绍了微结构功能表面加工中的问题,以同轴调制锯齿波微结构的金刚石超精密加工为例阐述了其加工原理,结合试验对刀具刀尖圆弧半径、被加工材料和切削液等切削条件与金刚石超精密切削加工后的微结构功能表面之间的关系进行了分析与讨论,并对主轴转速和刀具进给速度等切削用量与金刚石超精密切削出的微结构功能表面之间的关系进行了分析与讨论.     

超精密切削积屑瘤问题的研究

结合超精密切削的工艺特点,在分析超精密切削积屑瘤现象及成因的基础上,通过研究切削用量、刀具几何参数、切削液、刀具刃磨等因素对积屑瘤的影响机理,分析积屑瘤对超精密切削加工表面粗糙度、切削力和切削变形、切削振动的影响,并提出超精密切削条件下抑制积屑瘤的主要方法.     

基于域对抗门控网络的变工况刀具磨损精确预测方法

刀具磨损的精确预测对保证零件加工质量、提高生产效率和降低制造成本具有重要作用。在实际加工过程中,切削参数、刀具几何参数、刀具材料等工况复杂多变,工况信息和刀具磨损量对监测信号的耦合作用为刀具磨损的精确预测带来了很大挑战。针对以上问题,提出了一种基于域对抗门控网络（DAGNN）的变工况刀具磨损精确预测方法。引入工况分类网络并利用无磨损量标签样本,通过域对抗和门控过滤机制自适应地从不同工况的原始监测信号中提取表征刀具磨损且对工况变化不敏感的关键信号特征。对信号特征提取网络和刀具磨损预测网络进行迭代优化,从而实现变工况刀具磨损的精确预测。实验结果表明：相比已有的方法,本文方法能够利用少量带磨损量标签的目标工况样本实现刀具材料和刀具直径变化情况下的刀具磨损量精确预测,预测精度大幅提高。     

整体叶盘盘铣加工切削力及刀具磨损实验研究

本文对整体叶盘开槽粗加工时从切削速度、进给量、径向切深等切削参数对切削力的影响进行研究。选用正交实验的方法进行盘铣切削实验,得到切削参数对切削力的影响变化规律,并对刀具在切削过程中的磨损进行分析,进一步验证优化的切削参数,为整体叶盘的盘铣加工参数的合理制定与加工工艺的优化提供参考。     

GH4169高速铣削参数对表面粗糙度影响研究

采用正交试验法,使用整体硬质合金刀具进行GH4169高温合金的高速铣削试验,分析了各切削参数对表面粗糙度的影响规律,建立了表面粗糙度的预测模型,运用方差分析法,检验了模型的显著性。结果表明:每齿进给量对表面粗糙度的影响最大,其次是铣削深度,铣削速度的影响最小。较高的切削速度和较低的进给速度的交互作用对提高表面质量是有利的。     

SiC_p/Al复合材料高速铣削切削力模型建立

使用聚晶金刚石(PCD)刀具并采用正交试验设计法,对含不同体分比的碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/2009Al)进行高速铣削试验。在测量切削力和切屑厚度的基础上,建立了剪切角、剪切应力和摩擦角的预测模型,并结合金属切削基本理论公式建立了切削力的预测模型。该模型包含铣削速度、每齿进给量、径向切宽、增强颗粒体分比等重要参数,模型对进给方向最大铣削力预测值的平均误差为5.9%,对铣刀径向切深方向最大铣削力预测值的平均误差为9.2%,皆高于普通经验公式的预测精度,从而可对SiCp/2009Al复合材料高速铣削时的铣削力进行有效预测。     

微小型车铣加工表面粗糙度分析及预测模型建立

随着尖端科学技术和国防工业的不断发展，微小型车铣加工技术作为一种先进的切削加工方法被广泛应用在军民制造领域。为获得微小型正交车铣加工参数引起的零件表面粗糙度的变化规律，以高效车铣复合加工机床正交车铣轴类零件的表面粗糙度为研究对象，采用三水平五因素正交实验分析法和多元线性回归预测法，重点研究了车铣加工参数与表面粗糙度之间的关系、车铣加工参数与表面粗糙度预测模型数值关系。结果表明，采用相同刀具下正交车铣加工轴类零件，其工件尺寸、车削主轴转速、工件进给量、铣削主轴转速和切削深度依次从大到小影响零件表面粗糙度质量，可指导高效车铣复合加工机床的加工工艺参数优化。     

Gaussian process regression model incorporated with tool wear mechanism

Cutting tool condition directly affects machining quality and efficiency. In order to avoid severely worn tools used during machining process and fully release the remaining useful life in the meanwhile, a reliable evaluation method of remaining useful life of cutting tools is quite necessary. Due to the variation of cutting conditions, it is a challenge to predict remaining useful life of cutting tools by a unified model. In order to address this issue, this paper proposes a method for predicting the remaining useful life of cutting tools in variable cutting conditions based on Gaussian process regression model incorporated with tool wear mechanism, where the predicted value at adjacent moments is constrained to a linear relationship by the covariance matrix of Gaussian model based on the assumption of progressive tool wear process, so the wear process under continuous changing conditions can be modelled. In addition to that, the input feature space and the output of the model are also enhanced by considering the tool wear mechanism for improving prediction accuracy. Machining experiments are performed to verify the proposed method, and the results show that the proposed could improve the prediction of tool remaining useful life significantly.     

考虑刀具偏心的微铣削加工表面粗糙度预测模型研究

基于微铣削刀具轨迹建立了考虑刀具偏心、最小切削厚度的塑性材料微铣削底面粗糙度的预测模型,预测结果表明粗糙度表面形貌呈锯齿状,刀具偏心会影响表面粗糙度的形貌周期和高度,并进行微铣削加工实验,对粗糙度预测模型进行了验证。采用回归统计方法,建立了脆性材料微铣削加工表面粗糙度预测模型,对加工表面形貌进行观察,利用响应曲面法得到了各铣削用量对表面粗糙度的影响规律。     

单向CFRP螺旋铣削力建模

螺旋铣削加工工艺具有降低轴向力,改善排屑、散热条件等优点,螺旋铣削力是其重要过程指标之一。对单向CFRP螺旋铣削力建模方法展开研究,预测给定加工参数下的螺旋铣削力。首先,通过对螺旋铣削过程进行运动学分析和切屑几何分析,建立了螺旋铣削过程中侧刃、底刃动态切屑层模型,纤维切削方向角度模型和动态切削力计算模型。然后,分别通过侧刃直线槽铣实验和底刃半齿插铣实验,对各个切削方向角度下侧刃、底刃切削力系数进行了标定,并利用人工神经网络对切削力系数进行拟合。最后,将标定所得的切削力系数代入动态切削力计算模型中,建立了单向CFRP螺旋铣削过程动态切削力预测模型,并通过实验验证了模型的准确性。与现有模型相比,该模型不仅能够预测刀具螺旋运动周期内的切削力变化情况,还可以对每个刀具自转周期内的细节进行预测,通过考虑纤维切削方向角度对切削力系数的影响,反映了单向CFRP材料的各向异性,较为准确地预测了螺旋铣削力。     

PCBN刀具切削高温合金切削力试验分析

近些年来,航空制造业的巨大进步推动了高温合金,特别是镍基高温合金的高速发展。高温合金材料的难加工问题是目前制造业的难点,其在切削过程中存在切削力大、切削温度高等现象,直接影响到工件加工表面质量和刀具使用寿命等,因此对切削力进行测量和分析是研究高温合金切削加工的有效途径。探究PCBN刀具切削高温合金切削力变化规律,首先阐述高温合金的材料特性及加工特点;其次设计并进行单因素和正交试验,探讨负倒棱对切削力的作用和影响规律,建立切削高温合金切削力预测模型;最后实现预测模型的优化,并与试验数据对比验证,为高温合金工艺参数优化起到参考和借鉴作用。     

Analytical model of cutting force in axial ultrasonic vibration-assisted milling in-situ TiB2/7050Al PRMMCs

Ultrasonic vibration-assisted milling has been widely applied in machining the difficult-to-cut materials owing to the remarkable improvements in reducing the cutting force. However, analytical models to reveal the mechanism and predict the cutting force of ultrasonic vibration-assisted milling metal matrix composites are still needed to be developed. In this paper, an analytical model of cutting force was established for ultrasonic vibration-assisted milling in-situ TiB₂/7050Al metal matrix composites. During modeling, change of motion of the cutting tool, contact of tool-chip-workpiece and acceleration of the chip caused by ultrasonic vibration was considered based on equivalent oblique cutting model. Meanwhile, material properties, tool geometry, cutting parameters and vibration parameters were taken into consideration. Furthermore, the developed analytical force model was validated with and without ultrasonic vibration milling experiments on in-situ TiB₂/7050Al metal matrix composites. The predicted cutting forces show to be consistent well with the measured cutting forces. Besides, the relative error of instantaneous maximum forces between the predicted and measured data is from 0.4% to 15.1%. The analytical model is significant for cutting force prediction not only in ultrasonic-vibration assisted milling but also in conventional milling in-situ TiB₂/7050Al metal matrix composites, which was proved with general applicability.