数控铣削参数优化的研究与开发

以DMC60H数控机床为试验平台,以壳体类铝合金零件加工为研究对象,提取数控铣削加工试验数据,采用BP神经网络建立数控加工铣削参数优化模型。生产验证表明,提出的数控加工铣削参数优化方法具有较强的实用性和一定的先进性,能有效提高加工效率,对实现数控机床综合应用效率最优化具有重要意义。     

一种面向绿色高效的数控铣削参数优化方法

针对数控切削加工过程的高效绿色发展要求,基于数控机床主传动系统能耗模型,以最小单位切削能耗作为优化目标,建立了铣削加工优化模型,进一步采用人工鱼群算法对目标函数求解。通过铣削加工实例对铣削加工优化模型进行验证,并将优化后的参数与切削手册的经验参数及取得最大材料去除率的参数相比,发现单位切削能耗分别减少12.7%和13.8%。研究表明,所提出的切削参数优化模型能有效提高加工过程的能效,可为后续铣削加工过程切削参数选择提供参考。     

一类流线型曲面高效数控铣削加工方法研究及应用

针对一类典型流线型曲面——叶片的高效数控铣削加工方法研究,提出了基于加工系统动力学仿真分析的高效切削参数优化技术,该方法是提高切削加工效率,保证零件加工精度和表面质量的有效手段.首先,辨识得到加工零件材料的铣削力系数;其次,利用锤击试验分别得到机床-刀具系统及弱刚性零件结构的动态特性,同时利用有限元方法进行模态分析,并与试验结果进行对比分析,可辅助验证锤击试验结果的正确性,在此基础上仿真得到铣削颤振稳定域曲线,然后对建立了基于加工系统动态稳定性的高效数控铣削加工参数优化系统进行高效铣削参数优化;最后,依据优化的铣削参数制定零件铣削加工工艺,试验得到了加工质量合格的叶片,其加工效率较传统方法有显著的提高.     

基于SP-ABC算法的数控铣削参数优化

针对铣削加工中成本最低的优化问题,采用一种改进的人工蜂群(SP-ABC)算法对铣削参数进行优化.在基本ABC算法的基础上,嵌入粒子群(PSO)算法,以提高算法的局部寻优能力.此外,不同于传统的单工序优化,建立的优化目标模型,在考虑实际生产过程中的各种约束条件下,可同时对粗、精两个阶段多道工序同步进行优化.计算机仿真结果表明,相较其他的基本算法,该算法能够找到更优的铣削参数组合,从而实现铣削加工过程的成本最低化.     

数控加工中插铣技术的研究与应用

本文对插铣加工技术的技术特性进行了阐述,主要包括其技术原理、特点、编程方法、参数控制以及加工中的振动消除技术等,并通过对飞机型号研制中的钛合金等难加工材料的切削试验及应用验证,研究切削参数对插铣刀切削力的影响及规律.     

数控铣削加工物理仿真关键技术的研究

加工物理仿真的关键技术是加工过程的参数分析与建模。加工仿真过程是通过仿真模型在仿真环境中运行来实现的,其中物理仿真主要研究的模型有切削力模型、振动模型、表面粗糙度模型、切削过程的温度场模型、刀具磨损模型等。     

航空制造数控铣削效率测评及管控研究

针对离散型航空制造企业数控铣削加工效率的提升,通过利用六西格玛的工具和方法,融合国际设备综合效率(Overall Equipment Effectiveness,OEE)核心思想,基于VERICUT仿真软件,统计分析了某航空企业的铝合金零件程序样本,找出了低效程序的部分共性问题,通过引入效率基线的概念,尝试控制程序材料去除率(Material Removal Rate,MRR)、面成型率(Surface Machining Rate,SMR)、空刀率等关键指标,提出了一种数控铣削效率的测评方法以及程序管控思路,能有效从工艺源头控制程序效率,防止低效的程序流入生产现场导致大量的时间浪费,从而提高数字化生产型企业的交付速率,提升企业核心竞争力。     

虚拟数控铣削加工几何仿真系统研究

数控加工仿真可以克服实物试切加工的弊端,为缩短产品开发周期、降低生产成本及提高企业的市场竞争力发挥重要作用。建立了几何仿真系统总体结构,对其中的几何仿真模块进行了深入研究,包括刀具实体建模、毛坯实体建模和刀具扫描体建模。并用计算机语言加以实现。利用本软件可以检查数控加工程序中的错误,以部分或者完全取消试切环节。     

碳纤维增强复合材料铣削和钻孔技术研究进展

碳纤维增强复合材料(特别是碳纤维增强树脂基复合材料和碳/碳复合材料)具有比强度和比模量高、耐高温、抗腐蚀等特点,被广泛应用于航空航天等领域.由于碳纤维增强复合材料硬度高、脆性大、层间剪切强度低等特点,使其在加工中容易出现毛刺、分层、撕裂等加工缺陷,并且刀具磨损快、耐用度低.针对碳纤维增强树脂基复合材料和碳/碳复合材料的加工问题,从铣削和钻削两个方面讨论了加工参数、加工刀具、切削力预测以及超声振动钻孔和螺旋铣孔等方面的技术,总结了目前提高碳纤维增强复合材料加工质量的工艺方法.     

复杂曲面数控加工切削力优化应用研究

通过对复杂曲面数控加工切削力优化的应用实例研究,介绍了切削力优化的自适应控制方式和物理仿真的两种方法;同时,通过切削力优化能够提高数控加工的加工效率,改善工件的表面质量和加工精度.     

切削参数智能优选数据库应用研究

针对数控加工切削参数难以获取或选择的问题,按几何特征和加工特征将零件拆分细化,并进行分类,在此基础上建立切削参数智能优选方法,采用SQL server 2000和Visual Studio 2005作为设计平台,开发出了切削参数智能优选数据库系统,该系统缩短了工艺员制定切削参数的时间,提高了生产效率。     

航空发动机材料切削参数优化模型

为提高航空发动机零件的加工效率和切削质量并降低成本,必须选用合理的切削参数。本文介绍了切削数据库系统、切削参数优化方案的选择及其优化模型。     

钛合金TC4粗加工刀具优选及切削参数优化

针对市场上一些适用于钛合金粗加工的立铣刀,进行了刀具优选的切削试验,选用单元材料可变加工成本作为刀具优选评价指标,对刀具的切削性能进行了量化评价。优选试验结果表明,价格低廉的焊接式硬质合金立铣刀用于钛合金粗加工的性价比较高,整体式硬质合金刀具用于钛合金粗加工并不经济。使用单因素试验法对优选出的刀具进行切削参数优化试验,得到了焊接式硬质合金立铣刀粗加工钛合金时较适用的切削参数范围。同时以不同的加工效率为约束,以单元材料最小加工成本为优化目标函数,对刀具的切削参数进一步优化,使用遗传算法对优化模型进行求解。优化结果显示,焊接式硬质合金立铣刀的加工效率不宜太大,优化得到了刀具较经济的加工效率和较理想的切削参数。     

基于动力学仿真技术的TC4整体叶轮铣削参数优化

针对某航空发动机TC4整体叶轮在数控加工过程中存在颤振、加工效率低及因加工变形而导致局部超差等问题,提出了相应的铣削参数优化解决方案。在进行切削力系数辨识试验获取TC4材料的切削力系数及锤击试验获取加工系统动力学特性参数的基础上,通过综合使用自行开发的铣削加工动力学仿真软件SimuCut和国外的CutPro软件进行动力学仿真与优化,获得了优化的切削参数。使用优化的切削参数进行加工,有效地消除了颤振和因加工变形引起的局部超差,提高了加工效率。     

钛合金螺旋铣孔的切削力和切削温度试验研究

螺旋铣孔技术是航空装备制造领域新出现的制孔技术,因具有加工质量好、效率高等优点被用于加工钛合金、复合材料等难加工材料.采用包括切削速度、切向每齿进给量、轴向每齿进给量和螺旋导程4个基本加工参数描述螺旋铣孔过程,分析了基本参数和螺旋铣孔输入加工参数(自转、公转、进给)之间的关系.在自行研制的螺旋铣孔试验平台上开展了钛合金材料的加工试验,研究了钛合金螺旋铣孔加工中切削温度及切削力的特征,以及基本加工参数对切削温度和切削力的影响规律.试验结果表明,在螺旋导程一定时,切削温度主要由切削速度决定,而与轴向每齿进给量及切向每齿进给量无明显关系;而切削力的影响规律与切削温度相反.切削温度是影响螺旋铣孔过程中刀具磨损及加工孔质量的主要因素.在需同时保证加工效率及加工质量的前提下,应尽量选择大的切向每齿进给量、大的轴向每齿进给量和较低的切削速度.     

基于粒子群算法的切削参数优化及其约束处理

切削参数优化问题通常是多约束、非线性的,通过对其目标函数进行分析,发现这类问题的最优解通常位于可行域边界上.针对该问题的求解,在约束处理方法上引入了非固定多段映射罚函数法和半可行域概念,并考虑到绝对半可行域宽度导致的不同约束条件难以同步得到满足问题,提出了相对半可行域设置方法,即将半可行域宽度与各约束许用值的相对误差相对应,应用于粒子群算法实现了切削参数优化,并通过实例计算对所提出的方法进行了验证.     

钛合金切削力和表面粗糙度试验研究

在对TC4-DT钛合金进行铣削试验的基础上,从切削力和刀具失效的角度研究了铣削刀具适配性,根据优选刀具的试验结果建立了表面粗糙度预测模型,分析了铣削参数对表面粗糙度的影响规律.结果表明:在选定的刀具条件下,无涂层、大刀尖圆弧半径和刀齿数少的刀具适合切削TC4-DT钛合金;铣削宽度对表面粗糙度影响最大;铣削深度和铣削宽度对表面粗糙度的综合影响呈马鞍面趋势.     

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。