基于铣削力与稳定性预测的铣削工艺参数优化
铣削加工中的加工精度提高方法
铣削加工中的加工精度提高方法铣削加工是现代制造中不可或缺的一环。
在机械加工领域内会使用到各种各样性能和几何形状的刀具，以此来满足零件加工时复杂形状的需求。
在这个过程中，提高加工精度是非常重要的。
因此，本文将探讨铣削加工中的加工精度提高方法，阐述如何通过工艺路线、切削参数以及机床精度提高工件的加工精度。
一、加工前的预处理在进行铣削加工前，一些预处理操作可以帮助提高加工精度。
例如，将切削液定期更换，以确保刀具的冷却、润滑和稳定性能；清理和检查加工零件的表面处理，以便于检测是否有损坏或者加工误差问题；进行工件的一次初步加工，以减少加工时出现的重复状况；并确保工件和夹具的定位、夹紧稳定，以便于在加工时保持一定的精度。
二、刀具的选择铣削刀具的选择对于加工精度的影响也是非常重要的。
一般而言，在进行高精度铣削时，需要选择具有高耐磨性、高硬度、高密度、高韧性的切削材料，以及合理的几何形状。
在选择刀具时还应该根据几何与材质等多种因素进行全方位考虑，比如选择刀具的左右螺旋角、刀齿刃长度等，以使得加工刚性更加良好，表面光洁度更高。
三、合理的切削速度和进给速率在铣削加工过程中，如果切削速度过高或进给速度过快，会导致加工零件表面粗糙度增大、尺寸偏差增大、甚至颤振。
因此，一定要根据工件的材料、硬度、形状等因素，合理选择切削速度和进给速率，在不影响加工精度的前提下尽可能地提高加工效率。
四、合理的工艺路线合理的工艺路线能减少不必要的加工过程，也能减少加工中的误差和浪费。
在铣削加工中，应该尽可能采用单次加工的工艺，以避免多次切割过程中的毛刺以及尺寸偏差；同时，也应该从减小相邻切削轨迹之间的间距、增加叠层频率、加大进给速率和切削速度速率等方面考虑，使得铣削加工的过程变得更加平稳和有序。
五、机床的精度加工精度的提高还与所使用的机床设备密切相关。
因此，在选择机床时，一定要根据工件的要求，充分考虑机床的精度、刚性、稳定性等各种因素。
需要注意的是，机床在工作状态下由于受到各种因素的影响，也会产生一些误差，如台面变形、传动系统的拉伸变形等。
RuT400切削力预测模型及参数优化
粤遭泽贼则葬糟贼：A iming at the problem of difficult processing of compacted graphite cast iron RuT400，a cutting force prediction model is formulated by the data of high-speed milling of RuT400 test with carbide coated tools，the cutting parameters was optimized through the response surface methodology and its cutting performance. The experimental results show that it is feasible to use coated carbide tool to cut RuT400，the tool price is cheap and the economic feasibility is better. There is a significant linear relationship between cutting speed，feed rate，cutting depth and cutting force. A ccording to the actual machining parameters，the cutting force prediction model can be used to accurately predict the cutting force. The cutting force increases with the increase of cutting depth in a strict linear manner. The effect of cutting parameters on the cutting force is the significant order of cutting depth>feed rate >cutting speed. In general，a smaller cutting depth，the appropriate feed rate and high cutting speed can prompt a lower cutting force and better machining efficiency. Key Words：Compacted Graphite Cast Iron；Cutting Force；Cutting Performance；Response Surface；Regression Analysis
数控铣削加工参数在线优化技术
2.OMAT机床自适应系统
日益加剧的市场竞争要求急剧降低成本，这就要求生产者减少不必要的成本消耗，包括：加工时间、机床保养、维护成本、刀具费用和长交货周期的费用。自适应系统中采用的实时最优化技术在解决到的切削参数，对加工过程实现实时完全优化，使CNC机床发挥出最大潜力，刀具寿命达到最高。
(3)工件间材料不同和工件内材料硬度不均匀，产生硬点和软点。
(4)工件的形状、尺寸变化。
(5)加工中冷却效果不同产生表面硬度变化。
研究切削参数和加工刀具轨迹优化的目的就是使数控机床发挥出最优的加工效率，使产品具有最佳的加工品质。切削参数与刀具寿命、机床参数(主轴转速、功率、转矩)等因素有关。考虑到以上原因，为保证加工安全，程序员除了采取最保守的切削参数外别无选择，这就导致加工效率降低。相反，想要缩短加工时间，程序员不得不设定较大的加工参数，这样会导致对刀具工件和机床的破坏。无论数控程序多么优化，它们不能把加工中的动态变化考虑进去，远不能满足根据实际切削情况来实时调整切削参数的需要。
(3)优铣器的两种操作方法①预先设置方法(缺省方法)。当采用这种方法的时候，优铣器内部的专家系统使用用户输入的操作参数计算出每步走刀的最大负载容许值，并且通过对整个走刀过程连续地优化实际进给速率来达到这一负载。②训练方法这个方法包括“学习”和“再学习”两个阶段，以备特殊情况之用，包括夹具问题、特殊的刀具、应用旧刀具和在优铣器的材料库中不包含的特殊工件材料。
为了提高加工效率，编程者可以考虑到使铣四边时的刀轴切削载荷都保持一个较高的水平。如将铣短边的进给速度设为120mm/min，铣长边的进给速度设为160mm/min，这样可以缩短铣削时间。
简单的二维轮廓加工，为尽可能使材料等体积去除率保持在较好水平上，可以通过手工编写在不同线段的进给速度。然而，在较复杂的二维加工中，由编程者来考虑如何分配进给速度，其工作量是很大的，即使在NC程序中分别编辑不同的进给速度，实际刀轴切削载荷也会有较大波动。若要人工在三维零件的NC程序中为每个切削程序段分配不同的进给速度，将是一件很困难的事。
基于三阶龙格库塔法的铣削稳定性半解析法预测
基于三阶龙格库塔法的铣削稳定性半解析法预测李忠群;彭岳荣;夏磊;朱帆【摘要】针对使用再生颤振理论建立的铣削动力学模型,提出了一种基于三阶龙格库塔法用于预测铣削稳定性的半解析方法.首先,以状态空间方程的形式表示动力学微分方程;其次,利用三阶龙格库塔法推导出传递矩阵;最后利用Floquet理论判断特定切削状态下的稳定性,进而获得铣削稳定性叶瓣图.通过与半离散法的仿真结果进行对比发现,基于三阶龙格库塔法的铣削稳定性求解方法具有更高的预测精度和计算效率.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2016(000)023【总页数】4页(P30-33)【关键词】三阶龙格库塔法;稳定性叶瓣图;Floquet理论;铣削加工【作者】李忠群;彭岳荣;夏磊;朱帆【作者单位】湖南工业大学机械工程学院,株洲412007;湖南工业大学机械工程学院,株洲412007;湖南工业大学机械工程学院,株洲412007;湖南工业大学机械工程学院,株洲412007【正文语种】中文颤振是指发生在切削过程中的一种自激振动现象，具有很大的危害性，是制约切削加工质量和生产效率的首要因素。
自从Tobias[1]和Tlusty[2]等提出有关颤振的基本模型以来，众多学者致力于这一领域的研究，并提出了一系列相关模型。
在这些模型中，再生效应被认为是引起切削颤振的最直接原因。
稳定性叶瓣图是一种通过动力学建模分析得到用于预测铣削是否稳定的图形，利用该图形可以实现高效无颤振铣削[1，3]。
在铣削动力学建模与稳定性分析方面，Altintas等提出了基于再生效应考虑时间周期的常微分方程[4-6]。
Budak等提出了用于预测铣削稳定性的解析方法[7]，它将铣削过程简化为二自由度系统，并用Fouier级数的直流分量来表示动态铣削因子。
Merdol和Altintas通过考虑高次谐波的影响，提出了用于求解铣削稳定性的多频率方法[8]。
Bayly等[9]提出了一种基于时间有限元分析预测铣削稳定性方法，同时该方法可以用来预测表面加工误差。
高速铣削颤振识别和稳定性预测
频率及其谐 波两边等间距处会出现相应的颤振频率 ， 当主颤振频率处的能量超过一定 的闽值时 ， 加 工系统
颤振 ， 否则 ， 无 颤振 。建立 了颤振 动力学模 型 ， 通过试验获得了铣削系统频响 函数和铣削力系数 ， 绘制 了铣
削加工稳定性曲线。结 合提出的颤振识 别方法 ， 验证 了动力学模型 的准确性 ， 可为实际加 工中合理选择 加
工参数和颤振监测提供参考。 关键词 ：高速铣削 ； 颤振 ；功率谱 ； 稳定性 曲线 ；颤振识别
中图 分 类 号 ：Ｔ Ｈ１ １ ３ 文 献标 识码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ０ ０ ０ － ９ ７ ８ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ － ０ ０ ５ ９ － ０ ３
Ｃｈａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｒ ｅ ｃ ｏ ｇ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｐｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｈｉ ｇ ｈ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｍｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ
（ 南京理工大学 ， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ９ ４ ） 摘 要 ：颤振 是刀具 与工件 之间剧烈 的 自激振 动 ， 是影 响工件表面质量 与刀具磨损 的重要 因素。通过 高
速铣削试 验 ， 对加工过程 中铣削力与振动信号进行分析 ， 给出了一 种通 过监测加 工过程 中信号功率谱能量 比变化来 识别颤振的方法。试验 结果 表明 ： 颤振发生时信号功率谱最主要的特性是在主轴转动频率 、 切 削
２ ０பைடு நூலகம்１ ３年 第 ３ ２卷 第 ３期
传感器与微系统 （ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｄ ｕ ｃ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ）
５ ９
基于铣削力仿真的稳定域叶瓣图构建
第 ３ ６卷 第 ６期
２ ０ １ ６年 １ ２月
振动 、 测 试 与 诊 断
正 交切 削模 型是 一种应 用广 泛 的二维 铣 削力模
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｖｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ＆ Ｄｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ
Ｖ ｏＬ ３６ Ｎｏ． ６
Ｄｅ ｃ ．２ Ｏ１６
基 于 铣 削 力仿 真 的稳 定域 叶瓣 图构 建
李 宏 坤 。 ， 周 帅 ， 任远杰ｈ ， 丛 明 ， 赵 鹏 仕
以及针 对 的刀 具和 加 工 材 料 ， 选 择合 适 的加 工 参 数 是避 开加 工振 动 的有效 措施 。加工 过程 中的颤振 稳
定域 分析 为 准确选 择 切 削 参 数 提 供 了参 考 和 依 据 ， 得 到 了国 内外许 多学 者的研 究 。 Ｃ ｏ ｏ ｋ ［ １ 认 为加 工 表 面 在 后 刀 面 的相 对 位 移 与
化 。为此 ， 笔 者从 铣 削力 的仿 真 出发 ， 通过 仿真 计算
获 取加 工过 程 的铣削 力 ， 并 以此 获取 铣 削力系 数 ， 从 而 构建 稳 定 域 分 析 叶瓣 图 ， 指 导 实 际 过 程 的 参 数
优化。
方法 ， 可应 用 于一般 的精 度加 工 系统 。文献 Ｅ ４ ３ 提出
切 屑在 前刀 面 的相对 位移 的耦合 是造 成 颤振 的主要
原 因 。Ａｌ ｂ ｏ ｌ ｄ ｔ ］ 认 为 机床 的阻 尼大小 与 颤振 有 着 紧
面向表面粗糙度约束的铣削过程参数优化
等 [２０] 以主轴转速、轴向切深、进给速度为优化对象ꎬ
特征进行提取ꎬ通过浅层神经网络融合动、静态数据
结合考虑加工过程中的铣削颤振、共振和满足机床
等多源异构数据的特征ꎬ建立表面粗糙度的预测模
性能要求为约束条件ꎬ以达到材料去除率最大的目
型ꎮ 也可通 过 遗 传 算 法 对 卷 积 神 经 网 络 进 行 优
第 ２８ 卷 第 １ 期
２０２３ 年 ２ 月
哈 尔 滨 理 工 大 学 学 报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢＩＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
面向表面粗糙度约束的铣削过程参数优化
Ｖｏｌ ２８ Ｎｏ １
Ｆｅｂ ２０２３
粗糙度为优化目标对铣削参数进行优化ꎮ Ｘｕ 等
[１６]
进给速度和切深 ３ 个铣削参数进行优化ꎮ 以主轴转
速、进给速度和切深为优化对象ꎬ利用 ＸＧＢＯＯＳＴ 建
立优化对象与表面粗糙度之间的关系ꎬ并通过公式
得到材料去除率ꎮ 通过遗传算法得到关于表面粗糙
度和材料去除率的 Ｐａｒｅｔｏ 图ꎮ 最终通过计算得到在
基于正交试验数据ꎬ采用极差分析探究各铣削参数
致参数优化中模型的准确率难以提高ꎮ 在对铣削参
对铣削表面粗糙度的影响程度与影响规律ꎮ 影响表
数进行优化时ꎬ上述学者针对表面粗糙度、 残余应
面粗糙度的因素有很多ꎬ铣削时机床的振动、刀具的
力、材料去除率、机床能耗等优化目标进行优化ꎬ也
磨损ꎬ其中铣削参数是影响表面粗糙度的重要因素ꎮ
接影响铣削工件的表面粗糙度与加工效率
[１ － ２]
ꎮ 为
了更加有效的发挥数控铣削的优势ꎬ学者为了达到
铣削加工中的加工参数优化
铣削加工中的加工参数优化随着制造业的发展，铣削加工已经成为了制造业产品中不可或缺的一部分。
铣削加工中的工艺参数在多大程度上会影响产品的成品率、成品质量以及生产效率等指标，这已经成为了当前制造业中亟待解决的问题。
随着加工科技的发展和普及，加工参数的优化已为制造业的节约成本和产品品质的保障起到了重要的作用。
本文将通过对铣削加工中的加工参数进行分析，并总结出这些参数对加工效果影响的方式，提出加工参数优化的建议。
1. 加工参数的定义加工参数是在铣削加工中，与机床主轴、刀具和工件等相关的设置参数，包括切削力、切削温度、进给速度、切削深度、切削速度等因素。
这些参数的合理设置对于提高加工的质量和效率都是非常关键的。
2. 加工参数对加工效果影响的方式（1）切削力切削力是指铣削刀具在加工过程中所产生的力。
在铣削加工中，切削力是影响加工精度和表面光洁度的重要因素。
一般来说，理想的切削力应该尽量小，并且保证在加工过程中较为平稳，以减少加工过程中所带来的振动影响。
（2）切削温度切削温度是指在加工过程中所产生的切削界面的温度。
太高的切削温度会导致刀具和工件的表面硬度降低，并且增加了刀具的磨损。
因此，良好的加工参数应该能够保证切削温度在一定的范围内，这可以通过改变切削液的流量和稀释度等措施实现。
（3）进给速度进给速度是指在加工过程中刀具沿着工件表面运动的速度。
与切削速度一样，进给速度也是影响加工效率和产品质量的一个非常关键的因素。
当进给速度太慢时，加工效率低下，并可能导致加工后的表面不光滑；当进给速度太快时，切削力和切削温度会迅速升高，降低铣削刀具的寿命。
（4）切削深度切削深度是指在铣削加工中刀具切削到工件中的深度。
对于深度大于切削刀具半径的工件而言，切削深度是影响加工的关键因素，其影响表现在表面粗糙度、切削时甚至有可能出现切削振动等方面。
（5）切削速度切削速度是指铣削加工中刀具沿着工件表面快速移动的速度。
良好的切削速度应该能够保证加工的精度和表面质量，而且还应该与进给速度等参数进行协调。
基于MATLAB的高速铣削力仿真对加工参数的选择分析及系统实现
文 章 编 号 ：１ ０ ０ ９ — ８ ９ ４ ５ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ ． ０ ０ ６ ５ — ０ ４ 中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ９ 文 献标 志 码 ：Ａ
Ｍ ＡＴＬＡＢ— ｂ ａ ｓ ｅ ｄ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｈｉ ｇ ｈ Ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ Ｍｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｆｏ ｒ ｃ ｅ ｓ
ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ＮＣ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； Ｍ ＡＴＬＡＢ； ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗａ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｄ ａ ｔ ａ ｂ ａ ｓ ｅ ｕｎ ｆ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｏ ｏ ｆｅ ｒ ａ ｂｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ｃ ｈ ｏ ｉ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ
真 ，研 究结果表 明在铣 削过程 中铣 削力分布对 工件 已加 工部 分的尺寸精度有重要影 响 ；通过改 变铣 削加工参数 对铣 削 力进 行仿真研 究 ，从 而选择 出合理的铣 削加 工参数 ，提 高加工 效率 ；利 用数据库 函数建 立起 高速铣 削力仿 真 系 统 ，为数控 加工工艺参数的选择和优化提供一个有效的工具 。
RuT400切削力预测模型及参数优化
RuT400切削力预测模型及参数优化林勇传;韦珏宇;黄健友;何法文【摘要】针对蠕墨铸铁RuT400难加工的问题,通过使用硬质合金涂层刀具对RuT400进行高速铣削试验,以实验参数为基础构建了切削力预测模型,结合其切削性能并使用响应面法对切削参数进行优化.实验结果表明:使用硬质合金涂层刀具切削RuT400是可行的,而且刀具价格便宜,加工经济性更好.切削速度、进给速度、切削深度与切削力之间存在显著的线性关系,根据实际加工参数使用切削力预测模型可以对切削力作出精确预测;切削力随着切削深度的增加以严格的线性方式递增;切削用量对切削力影响的显著性顺序为:切削深度>进给速度>切削速度.一般情况下,较小的切削深度,适当的进给速度和较大的切削速度能获得较低的切削力和良好的加工效率.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2018(000)007【总页数】4页(P59-62)【关键词】蠕墨铸铁;切削力;切削性能;响应面;回归分析【作者】林勇传;韦珏宇;黄健友;何法文【作者单位】广西大学机械工程学院,广西南宁 530000;广西大学机械工程学院,广西南宁 530000;广西大学机械工程学院,广西南宁 530000;广西大学机械工程学院,广西南宁 530000【正文语种】中文【中图分类】TH16;TG506.11 引言随着汽车工业的发展，蠕墨铸铁以其高抗拉强度、高弹性模量和高疲劳强度等优越性能，被广泛应用于汽车发动机的制造中。
虽然蠕墨铸铁材料性能优越，是汽车发动机设计和性能提高的理想材料，但是该材料在广泛化、规模化应用上依旧有巨大的困难。
其主要原因，一方面是其高抗拉强度在加工时转化为高切削力，以及其较低的热传导率相互作用所导致的高切削温度[1-2]；另一方面则是由于蠕墨铸铁在切削过程中无法像切削灰铸铁那样在刀具表面生成MnS薄膜，使得刀具极易磨损[3-4]。
在近几年的研究中，主要有文献[1]在切削速度v=（60～240）m/min的条件下对蠕墨铸铁C50E88（σb=400MPa）进行铣削试验，研究分析了影响铣削力的因素，以及建立响应的铣削力预测模型。
铣削加工仿真及工艺参数优化
铣削加工仿真及工艺参数优化盘家俊;罗樟圳;文章;尹婷婷;王兵【摘要】针对现代铣削加工对铣削工件质量的更高要求,该研究通过AD分析、极差分析和实际加工验证,优化了铣削加工工艺参数.该研究设计了正交试验方案,确定影响铣削加工的因素的初始参数,利用AdvantEdge(AD)软件依据相关参数进行铣削加工仿真,对仿真结果进行极差分析后得出优化参数.最后该研究进行实际加工,将实际加工所得的数据与仿真结果相比较,验证仿真所得数据,优化出既具有较小的切削变形,又具有较大加工效率的切削工艺参数.为铣削加工工艺优化提出改进意见.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】4页(P94-97)【关键词】铣削加工;切削参数;正交试验分析;AD;分析;参数优化【作者】盘家俊;罗樟圳;文章;尹婷婷;王兵【作者单位】西南交通大学,成都 611756;西南交通大学,成都 611756;西南交通大学,成都 611756;西南交通大学,成都 611756;西南交通大学,成都 611756【正文语种】中文铣削是制造技术里加工复杂曲面应用非常广泛的一种切削加工方法，因此立铣刀结构和切削参数对铣削加工的影响在整个切削加工领域受到了最广泛的重视，同时针对不同的加工材料和不同的加工特征，选择不同的切削工艺参数对加工质量、加工效率影响很大。
对于刚度低的材料，在高速铣削下很容易发生变形，进而产生较大的加工误差，影响工件的精度要求,因此铣削的加工精度问题一直受到相关研究的重视。
国外对相关研究一般采用有限元分析技术，通过对零件进行仿真受力，产生变形，再使用加工误差补偿的方法，得到满足加工精度要求的加工数据。
在国内，则大多是通过实际的铣削加工分析铣削加工的受力和变形问题，这造成了资金和材料的大量浪费。
本文计划通过对典型材料零件在不同加工工艺条件下的切削力进行仿真分析，得出典型零件铣削加工的切削力状态变化规律，并通过数值分析优化出既具有较小的切削变形，又具有较大加工效率的优化方案，为国内铣削加工技术起到促进作用。
铣削动力学—稳定性分析方法与应用
铣削动力学—稳定性分析方法与应用一、本文概述《铣削动力学—稳定性分析方法与应用》这篇文章主要围绕铣削过程中的动力学特性进行深入研究，探讨了稳定性分析的理论方法和实际应用。
铣削作为机械加工领域中的关键工艺之一，其动力学特性对加工精度、表面质量和生产效率具有重要影响。
因此，研究铣削动力学稳定性分析方法，对于提高铣削加工的稳定性和效率，具有重要的理论价值和实际应用意义。
本文首先介绍了铣削动力学的基本概念和研究背景，阐述了铣削过程中存在的振动、噪声和不稳定现象，以及这些问题对加工质量和效率的影响。
接着，文章重点介绍了稳定性分析的理论方法，包括时域分析、频域分析和非线性动力学分析等，这些方法为深入研究铣削动力学提供了有效的工具。
文章还探讨了稳定性分析方法在铣削加工中的应用，包括切削参数优化、刀具设计、机床结构设计等方面。
通过稳定性分析，可以预测和避免铣削过程中的不稳定现象，提高加工质量和效率。
文章还结合具体案例，详细阐述了稳定性分析方法在实际应用中的具体操作和效果。
《铣削动力学—稳定性分析方法与应用》这篇文章旨在深入研究铣削动力学稳定性分析方法，探讨其在实际应用中的有效性和可行性，为提高铣削加工的稳定性和效率提供理论支持和实践指导。
二、铣削动力学基础铣削动力学是研究铣削过程中刀具与工件相互作用下，切削力的动态行为、振动、切削稳定性以及切削效率的科学。
深入理解铣削动力学的基础原理是分析铣削稳定性、优化切削参数和提高加工质量的关键。
在铣削过程中，切削力是刀具与工件之间相互作用的结果，它的大小和方向受到切削参数（如切削速度、切削深度、进给速度等）、刀具几何形状、工件材料性质以及切削条件等多种因素的影响。
切削力可以分解为垂直于切削速度方向的法向力和沿切削速度方向的切向力。
法向力主要影响刀具的径向振动，而切向力则直接决定切削过程中的功率消耗和切削热的生成。
铣削过程中的振动是动力学研究的重要组成部分。
振动可能来源于刀具与工件之间的动态相互作用、切削力的周期性变化、机床结构的不稳定性等因素。
数控加工钛合金TC18的铣削参数优化研究
数控加工钛合金TC18的铣削参数优化研究在现代制造业中，钛合金由于其优异的性能，如高强度、高耐腐蚀性和良好的高温性能，被广泛应用于航空航天、医疗和汽车等领域。
其中，钛合金 TC18 是一种常见的钛合金材料。
然而，钛合金的加工难度较大，尤其是在数控铣削过程中，选择合适的铣削参数对于提高加工效率、保证加工质量至关重要。
钛合金 TC18 的材料特性给数控铣削带来了诸多挑战。
它的导热性差，导致在加工过程中热量容易积聚，从而加速刀具磨损。
其化学活性高，容易与刀具材料发生化学反应，进一步影响刀具寿命。
此外，钛合金的强度高，加工时切削力大，对机床和刀具的刚性要求较高。
铣削参数主要包括切削速度、进给速度、切削深度和切削宽度等。
这些参数的选择直接影响到加工效率、加工质量和刀具寿命。
切削速度过低会导致加工效率低下，过高则会使刀具迅速磨损。
进给速度过小会延长加工时间，过大则可能影响加工表面质量。
切削深度和切削宽度的选择需要综合考虑工件的形状、尺寸和机床的性能。
为了优化数控加工钛合金 TC18 的铣削参数，首先需要进行大量的实验研究。
实验设计是关键的一步，可以采用正交实验法、单因素实验法等。
正交实验法能够在较少的实验次数内获得较为全面的参数组合效果，单因素实验法则可以更深入地研究某个特定参数的影响规律。
在实验过程中，需要对加工后的工件进行详细的测量和分析。
测量的指标包括表面粗糙度、加工精度、残余应力等。
表面粗糙度是衡量加工表面质量的重要指标之一，通常使用粗糙度仪进行测量。
加工精度可以通过三坐标测量机等设备进行检测。
残余应力的测量则需要借助专门的应力测量仪器。
通过对实验数据的分析，可以建立铣削参数与加工质量、刀具寿命之间的数学模型。
常见的建模方法有回归分析、人工神经网络等。
回归分析能够建立较为简单直观的数学表达式，便于工程应用。
人工神经网络则具有更强的非线性拟合能力，但计算较为复杂。
在实际加工中，还需要考虑机床的性能和刀具的特点。
_一种面向数控工艺参数优化的铣削过程动力学仿真系统研究
一种面向数控工艺参数优化的铣削过程动力学仿真系统研究刘 强 尹 力北京航空航天大学,北京,100083摘要:针对当前国内数控加工过程中工艺参数选择和优化存在的问题,在对国内外铣削过程动力学建模、仿真和优化进行深入研究的基础上,开发了一套面向数控铣削加工过程的动力学仿真优化系统。
该系统以M atlab-GUIDE 为软件开发平台,可以快速、有效地预测铣削加工过程中刀具的瞬时铣削力、主轴功率、主轴转矩等物理量,预测加工表面的形貌与刀具的振动情况。
同时,借助于实验模态分析结果,可以准确地计算出整个系统的稳定切削区域,为数控机床工艺参数的合理、有效选择提供了有益的指导和理论依据。
整个仿真系统的主要功能在多台数控加工中心上得到了成功的验证。
关键词:数控加工;工艺参数;动力学仿真;颤振稳定域中图分类号:T H 113.1;T H 161.6 文章编号:1004)132Ⅹ(2005)13)1146)05Study on Milling Process Dynamics Simulation Systemabout the Process Parameter Optimization of NC Machine ToolsLiu Qiang Yin LiBeihang Univer sity,Beijing,100083Abstract :Considering the deficiency in pr ocess parameter optimization of m illing pro cess,based on the research of the dynamics mo del of m illing pr ocess,a kind o f dynamics sim ulation so ftw are w as developed successfully in Matlab-GU IDE env ir onm ent.T he simulation system can pro vide so me re-lative dynam ics sim ulation such as the cutting force,spindle pow er ,to ols vibratio n,torque,chip and the sur face of w orkpiece.Meanw hile,based on the mo dal analysis exper im ents,the effective chatter stability lobs w ere calculated.T he pro cess parameter optim ization function can be accom plished effec -tively on the basis of relative sim ulations.T he all above can pr ovide some instructiv e directions and pro cess par am eters to N C operators.T he main functio ns of the who le system hav e been tested o n the cutting center FANU C-11M successfully.Key words :N C machining;pro cess param eter;dynam ics sim ulation;stability domain of chatter收稿日期:2004)04)12基金项目:国防基础科研项目0 引言切削参数的合理选择对加工效率的提高和加工成本的降低具有实际意义。
数控铣削能耗预测及切削参数多目标优化研究
数控铣削能耗预测及切削参数多目标优化研究
易望远;尹瑞雪;田应权;欧丽
【期刊名称】《重庆理工大学学报（自然科学）》
【年(卷),期】2024(38)3
【摘要】为了研究数控铣床节能优化问题,首先以316L不锈钢为加工对象,设计了数控铣削实验方案,并进行了实验数据分析;然后以实验数据为样本,运用BP神经网络建立了数控机床能耗预测模型,并利用蜣螂优化算法(DBO)对BP神经网络结构进行优化,建立基于DBO-BP神经网络的数控机床能耗预测模型。
通过对比优化前后两模型,选择具有更高的预测精度和稳定性的DBO-BP神经网络模型与以加工成本为目标而建立的铣削参数多目标优化模型,并运用NSGA-Ⅱ对模型求解,得到最优解集,最后运用熵权TOPSIS法对最优解集进行决策,得到最优解。
通过对比优化前后比能耗和加工成本,优化后的切削参数使比能耗和加工成本分别下降了33.84%和5%。
研究结果表明,优化后的切削参数更加节能和节约加工成本。
【总页数】10页(P240-249)
【作者】易望远;尹瑞雪;田应权;欧丽
【作者单位】贵州大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH17
【相关文献】
1.高速数控铣削加工中的切削参数优化研究
2.基于低能耗的平面端铣削粗/精加工参数全局多目标优化
3.基于切削参数的数控机床加工能耗优化方法研究
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5.面向能耗优化的切削工艺参数多目标优化
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基于铣削稳定性的淬硬钢铣削加工工艺参数优化
基于铣削稳定性的淬硬钢铣削加工工艺参数优化
姜彦翠;刘献礼;吴石;李荣义;王洋洋
【期刊名称】《大连交通大学学报》
【年(卷),期】2016(037)006
【摘要】针对淬硬钢在铣削加工过程中易发生颤振的问题,建立了淬硬钢铣削过程稳定性预测模型,得到铣削过程稳定性极限曲线图,并同步预测表面动态加工误差,以此作为铣削加工工艺参数优化的约束条件,以主轴转速、每齿进给量、轴向切深工艺参数为设计变量,以最大材料去除率和表面粗糙度为目标函数,进行淬硬钢铣削加工工艺参数优化,并进行铣削实验对比分析,结果表明该方法可以降低铣削过程振动幅值,提高加工效率.
【总页数】5页(P26-30)
【作者】姜彦翠;刘献礼;吴石;李荣义;王洋洋
【作者单位】哈尔滨理工大学机械动力工程学院,黑龙江哈尔滨 150080;哈尔滨理工大学机械动力工程学院,黑龙江哈尔滨 150080;哈尔滨理工大学机械动力工程学院,黑龙江哈尔滨 150080;哈尔滨理工大学机械动力工程学院,黑龙江哈尔滨150080;哈尔滨理工大学机械动力工程学院,黑龙江哈尔滨 150080
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于铣削力与稳定性预测的铣削工艺参数优化 [J], 郝洪艳;汤文成;王保升
2.基于混合算法的薄壁件铣削加工工艺参数优化 [J], 曾莎莎;彭卫平;雷金
3.基于加工参数优化的低刚度工件铣削稳定性分析 [J], 宁会峰;李逢泰;权超
4.基于MATLAB的铣削加工工艺参数优化 [J], 吴海江;葛茂杰;徐朋;潘晶;王雪峰
5.基于遗传算法的航空叶片铣削加工工艺参数优化 [J], 陈虹松;董定乾;黄兵;廖映华;胥云;张文科;张珈玮
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型 。 通 过 铣 削 试 验 和 捶 击 试 验 分 别 获 取 了 铣 削 力 系数 和 主 轴 一刀 具 系 统 的 模 态 参 数 。 采 用 惩 罚 函
数 法将有 约 束 问题 转 化 为无约 束 问题 ， 应 用粒子 群 算法 对模 型进 行 寻优 求解 ， 并进 行 试验 验 证 ， 结 果
・
４ ４・
组合 机床 与 自动 化加 工技 术
第１ ０期
工 成本 等 目的 。李 志 忠… 通过对 刀具 轨迹 的 离散 化
Ｆ
处 理预 测切 削 力 ， 并 利 用 预测 到 的切 削 力 优 化 进 给 速度 ， 最 后达 到优化 刀位的 目的。张 臣 利 用离散方 法， 以加工效率 和效益为 目标 函数 ， 以切削力和 主轴转 速 等为约束条件 对加工工艺参数 进行优化 。这 些文献 对优化铣削 工艺参数 有着 重 要 的作用 ， 但未 曾考 虑到 加工过程稳定性 。对加工过程 中的铣削力也较 少纳入 约束条件 中 ， 且 多采用铣 削力 的经验模型 。 本文 以铣 削 力 、 铣 削稳定性、 机床有 效功率、 表 面粗 糙度 为约 束 ， 以加 工效 率 为 优 化 目标 ， 建 立铣 削 参数 优化 数 学 模 型 ， 采 用 粒 子 群 算 法 对 铣 削参 数 进 行 优化 ， 并 进 行试验 验证 。
证 实 了该方 法 的有效 性和 实用性 。
关键 词 ： 铣 削力 ； 稳定性； 工 艺参数优 化 ； 粒 子群 算 法
中 图分类 号 ： Ｔ Ｇ ５ ４ ７ 文献 标识 码 ： Ａ
Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｐａｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｆ ｏ ｒ Ｍｉ ｌ ｌ ｉ ｎｇ Ｏｐｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｐｒ ｅ ｄｉ ｃ ｔ ｅ ｄ Ｍｉ ｌ ｌ ｉ ｎｇ Ｆｏｒ ｃ ｅ ａ ｎｄ Ｓｔ ａ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：ｍ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ；ｓ ｔ ａ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ；ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ；ｐａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｗａ ｒ ｍ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏｎ
ＨＡＯ Ｈｏ ｎ ｇ － ｙ ａ ｈ ’ ，ＴＡＮＧ Ｗｅ ｎ — ｅ ｈ ｅ ｎ ｇ ，Ｗ ＡＮＧ Ｂａ ｏ — ｓ ｈｅ ｎ ｇ
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｔ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ １ １ ８ ９， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ —
的数 学模 型 。张青 以加 工 时间 和 材料 切 除 率 为优 化 目标 ， 以切 削力 、 零件 表 面粗糙 度 及 刀 具 寿命 等作 为约 束 条 件 ， 利 用 粒 子 群 算 法 优 化 铣 削 参 数 。周
辉 以刀具 磨 损 寿 命 及 材 料 去 除 率 为评 价 因 素 ， 运 用 模糊 正交 优 化法 对铣 削参 数 进行 优 化 。邓 清 伟 基于 Ｂ Ｐ神 经 网络 对 加 工 过 程 中 的铣 削 参 数 进 行 优 化 。文献 ［ ５—８ ］ 利 用 遗 传 算 法 对 铣 削 参 数 进 行 优 选 。Ａ ｎ ｄ ｒ ｅ 以纯利 润为 优 化 目标 ， 采 用遗 传 算 法 的 工 具箱 优化 工 艺 参数 ， Ｅ ｌ ｉ ｓ ａ １ ０ ］ 基 于经 验 模 型 和 粒 子 群算法 ， 对铣削速度、 进 给量 、 径 向切 深 及 轴 向 切 深
文章编号 ： １ ０ ０ １ —２ ２ ６ ５ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０— ０ ０ ４ ３— ０ ４
基 于 铣 削 力 与 稳 定 性 预 测 的铣 削工 艺参 数优 化
郝 洪艳 一， 汤 文 成 ， 王保 升
（ １ ． 东 南大 学 机 械 工程 学 院 ， 南京 ２ １ １ １ ８ ９ ； ２ ． 南 京工 程学 院 材料 工程 学院 ， 南京 ２ １ １ １ ６ ７ ） 摘要 ： 为 了科 学地 选取 加 工过程 中的铣 削工 艺参数 ， 提 高产品 加 工 效率 ， 建 立 了铣 削力预 测模 型 以及 稳 定 性预 测模 型 ， 并将 其 引入到 铣 削 工 艺参 数优 化 中， 从 而构 建 了以铣 削速 度 、 进 给 量和 轴 向切 深 为 变量 ， 以最 大生产 率 为优化 目标 ， 以铣 削力 、 稳定性、 粗糙 度 以及机 床 有 效 功 率 为 约束 的 工 艺优 化 模
０ 引 言
一
国内外学 者对 此 进 行 了 大 量 的研 究 ， 并 取 得 了 定 的研 究成 果 。 田娜 ¨ 建立 了 以最 大生 产 率 为优 化 目标 ， 以铣 削速 度 、 进 给量 及 进 给力 等 为 约束 条件
立 铣加 工 由于其 通 用 性 和高 材 料 去 除 率被 广 泛 应用 于各 个 领 域 ， 其 加 工 精 度 和 加 工 效 率 也 随 着 产 品需 求提 高 而 提 高 。在 机 床 精 度 一 定 的情 况 下 ， 要 提高 工件 的加 工 精 度 以及 加 工 效 率 ， 最 大 限 度 的发 挥机 床效 能 ， 必须 对加 工 工艺进 行优 化 。虽 然 目前一 些 成熟 的商业软 件 （ 例如 Ｕ Ｇ、 Ｍａ ｓ ｔ Ｃ Ａ Ｍ等） 可 以提 供 加 工 过程 的仿 真 ， 但 还局 限于几何 仿 真 ， 对 切 削力 、 切 削颤振等 物理量未 做 考虑 ， 而这 些 因素对 工艺 参 数确 定起 着至关 重要 的作 用 。虽 然试切是最 有效 的工艺有 效 性验证方 法 ， 但只 能判断工 艺是 否合 理 ， 并 不 能给 出 具体 的最优 工艺方案 ， 且这种方 法增加 了生产成 本 ， 降
ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｍｏ ｄｅ ｌ ｏ ｆ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏｓ ｅ ｄ．Ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｉ ｍｓ ａ ｔ ｍａ ｘ ｉ ｍｕ ｍ ｅ ｉ ｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ．Ｔｈ ｅ ｄ ｅ —
ｗ ｉ ｔ ｈ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｗ ａ ｒ ｍ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ （ Ｐ Ｓ Ｏ） ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｖ ａ ｌ ｉ ｔ ｅ ｄ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｍｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ．
低 了加工效 率 。因此 ， 采用 科学 方 法选 择 铣 削参数 对
提 高加工效 率和精度 具有显著 的意义 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ７— ２ ６ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ３—０ ９—１ ７
进行优化 ， 达到改善加工精度、 零 件 表 面粗 糙 度 、 加
｛基 金 项 目 ： 江 苏 省 自然 科 学 基 金 （ Ｂ Ｋ ２ ０ １ ２ ４ ７ ６ ） ； 江苏 省 高校 自然 科 学 研 究 重 大 项 目 （ １ ３ Ｋ Ｊ Ａ ４ ６ ０ ０ ０ ２ ） ； 南京工程学院科研基金（ Ｚ Ｋ Ｊ ２ ０ １ ２ ０ １ ）
ａ ｌ ｓ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｎａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｎａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ １ １ ６ ７，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ：Ｔｏ ｃ ｈ ｏ ｏｓ ｅ ｍｉ ｌ ｌ ｉ ｎｇ ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ａ ｎ ｄ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖｅ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ，ｍ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ａ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｆ ｏ ｒ ｅ ｃ ａ ｓ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｒ ｅ ｐｒ ｏ ｖｉ ｄ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ． Ｔｈ ｅ ｎ ａ ｏ ｐ —