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端面铣削工件表面粗糙度数学模型与实验验证 被引量:5
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作者 刘德伟 许芝令 +5 位作者 李长河 秦爱国 刘波 张彦彬 Yusuf Suleiman Dambatta 安庆龙 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期125-139,共15页
目的针对多种表面粗糙度影响因素的耦合作用使轮廓形成机理不清,导致表面粗糙度数学模型存在表面质量智能管控工业应用预测精度不足的技术难题,建立端面铣削工件表面粗糙度数学模型。方法首先,基于加工运动学机理和刀具几何学分析端面... 目的针对多种表面粗糙度影响因素的耦合作用使轮廓形成机理不清,导致表面粗糙度数学模型存在表面质量智能管控工业应用预测精度不足的技术难题,建立端面铣削工件表面粗糙度数学模型。方法首先,基于加工运动学机理和刀具几何学分析端面铣削工件表面轮廓形成机理,建立考虑刀具跳动的工件表面轮廓模型以及轮廓高度偏差关于铣削力的补偿函数,并通过卷积神经网络(Convolution Neural Network,CNN)进行解析。其次,建立端面铣削表面粗糙度数学模型。最后,进行可转位面铣刀端面铣削ZG32MnMo的实验验证,分别采集轮廓数据与铣削力信号,建立以铣削力为输入、轮廓高度偏差数据为输出的铣削数据集,训练卷积神经网络解析轮廓高度补偿值并验证理论模型的准确性,对比分析考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型与CNN优化考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型的精度。结果CNN优化考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型对加工重叠区与非重叠区内沿刀具进给方向的轮廓算术平均偏差Ra的预测误差分别为18.71%和14.14%,与考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型相比,精度分别提高了10.61%和32.83%,CNN优化考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型对轮廓单元的平均宽度R_(sm)和支承长度率R_(mr(c))的预测结果与实验值吻合。结论考虑刀具跳动以及动态铣削力耦合作用边界条件的表面粗糙度数学模型能够有效预测端面铣削表面粗糙度,可为在质量管控工程中的应用提供理论指导与技术支撑。 展开更多
关键词 铣削 轮廓形成机理 表面粗糙度 铣削力 刀具跳动 卷积神经网络
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汽车轮毂洁净加工生产线设计 被引量:1
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作者 李长河 陈民凯 +2 位作者 秦爱国 刘宗毅 赵同涛 《金属加工(冷加工)》 2023年第1期38-43,共6页
针对汽车轮毂生产线自动化程度低、工作环境差和加工精度要求高的现状,设计了一条汽车轮毂洁净加工生产线。该生产线对轮毂的机加工工艺进行规划,采用间隙配合的方式设计料架,并通过拆分装置和运输装置对轮毂进行运输;夹具运用心轴定位... 针对汽车轮毂生产线自动化程度低、工作环境差和加工精度要求高的现状,设计了一条汽车轮毂洁净加工生产线。该生产线对轮毂的机加工工艺进行规划,采用间隙配合的方式设计料架,并通过拆分装置和运输装置对轮毂进行运输;夹具运用心轴定位的原理,通过连杆机构带动定位件实现自定位,使用曲柄滑块机构实现夹紧,增强轮毂在机床上加工的定位精度和夹紧可靠性;采用微量润滑的润滑方式实现机械加工过程中的环保节能;通过RobotStodio对具有双夹紧工位的上下料机械手进行轨迹规划。该生产线通过智能管理系统合理规划和优化轮毂生产线,为实际生产提供依据和借鉴。 展开更多
关键词 汽车轮毂 生产线 自动化 设计
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不等螺旋角立铣刀瞬时铣削力模型与验证 被引量:1
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作者 施壮 李长河 +4 位作者 刘德伟 张彦彬 秦爱国 曹华军 陈云 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第15期393-406,共14页
随着航空航天轻量化趋势的迫切需求,铣削是框架类弱刚度零部件不可或缺的加工方法,然而铣削过程瞬时力变化导致薄壁结构件等弱刚度工件的颤振产生加工变形是其技术瓶颈。而立铣刀不等分齿间角和螺旋角已被证实是抑制颤振的有效方法。但... 随着航空航天轻量化趋势的迫切需求,铣削是框架类弱刚度零部件不可或缺的加工方法,然而铣削过程瞬时力变化导致薄壁结构件等弱刚度工件的颤振产生加工变形是其技术瓶颈。而立铣刀不等分齿间角和螺旋角已被证实是抑制颤振的有效方法。但切削力变化是诱发工艺系统颤振的本源,不等螺旋角立铣刀铣削弱刚度结构件力学行为尚未完善。基于此,建立了不等螺旋角立铣刀瞬时铣削力数学模型。首先,分析了不等螺旋角周向平面化下角度位置关系,研究了切削刃之间的轴向时变特性对任意轴向位置瞬时切削厚度的影响关系,建立了不等分齿间角微元体的力模型并轴向积分后得到单刃瞬时切削力模型。其次,分析了不等螺旋角切削刃在切削域中的参与情况,并提出了多刃同时切削时多窗口函数叠加的铣削力线性预测方法。进一步的,采用了线性回归后的斜切变换方法进行系数标定,得到了基于铣削斜变化下的系数预测方法。最后,开展了传统立铣刀与不等螺旋角立铣刀干式铣削Ti-6Al-4V验证性实验。结果表明,线性回归方法下的传统立铣刀数值解与测量值在进给方向Fy平均误差为1.17%,切削表面法向Fx平均误差为2.09%。铣削斜切变换方法下不等螺旋角立铣刀得到的Fy平均误差为0.13%,相比于线性回归方法预测精度提高了6.36%。不等螺旋角导致切削刃之间具备的轴向时变特性,是导致了力信号周期性改变,抑制颤振的根本原因。 展开更多
关键词 铣削 钛合金 弱刚度 铣削力 螺旋角 齿间角
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考虑刀具跳动的可转位面铣刀运动学分析与铣削力模型 被引量:1
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作者 刘德伟 李长河 +3 位作者 秦爱国 刘波 陈云 张彦彬 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第21期365-377,共13页
铣削力是监测刀具状态的重要切削信号,精准预测铣削力能够有效感知刀具磨损状态。然而,刀具跳动与几何特征耦合作用下,刀片与工件干涉机制发生改变导致铣削力模型精度不能满足智能感知需求是当前工业应用的技术瓶颈。基于此,提出考虑刀... 铣削力是监测刀具状态的重要切削信号,精准预测铣削力能够有效感知刀具磨损状态。然而,刀具跳动与几何特征耦合作用下,刀片与工件干涉机制发生改变导致铣削力模型精度不能满足智能感知需求是当前工业应用的技术瓶颈。基于此,提出考虑刀具跳动的铣削力数学模型。首先,研究刀具跳动影响下的刀片几何模型,基于几何学与微元法确定刀片实际切削面积。其次,基于加工运动学揭示刀具跳动与几何特征耦合作用影响下的刀片与工件干涉几何关系,分析瞬时未变形切削厚度,建立考虑刀具跳动的可转位面铣刀铣削力数学模型。进一步的,基于斜角切削理论分析铣削力系数标定方法,确定了铣削力系数。最后,通过铣削ZG32Mn Mo试验验证模型的准确性并数值分析刀具跳动对切削力的影响。结果表明,考虑刀具跳动的理论模型与试验值对比铣削力最低值、最高值、幅值、平均值的预测误差平均值分别为7.0%、7.3%、8.3%、7.0%,相较于传统的铣削力模型精度分别提高了46.4%、13.0%、36.4%、13.2%。考虑刀具跳动的铣削力数学模型为感知刀具磨损状态,提高加工状态稳定性提供了理论依据。 展开更多
关键词 铣削 刀具跳动 铣削力 运动学 斜角切削
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