铣削钛合金加工误差形成机理及其分布特性研究

发布时间：2020-07-07 03:04

【摘要】：大型钛合金结构件是构成飞机机体骨架的主要零件,因此对其加工精度要求较高。立铣刀是加工钛合金结构件的主要刀具。在铣削过程中由于受刀齿误差、振动、切削刃磨损等多因素的影响下,加工误差沿刀具进给方向的分布具有多样性。因此研究铣削过程中加工误差的形成机理及其分布特性具有重要意义。本文在国家自然科学基金项目“高能效铣刀非线性摩擦动力学磨损多尺度耦合作用机理(51875145)”和成都飞机工业(集团)有限责任公司企业合作项目“大型钛合金结构件铣削刀具寿命精确控制技术”支持下,进行加工误差的形成过程及其控制方法的研究。为揭示铣削钛合金工件表面的加工误差的变化特性,采用直径20mm整体硬质合金立铣刀,进行铣削钛合金实验,获得铣削振动、刀齿误差和切削刃磨损影响下的钛合金铣削加工表面;依据加工表面三坐标测量结果和国家标准GB/1182-2008,采用三远点法解算铣削加工误差;采用等间距法,沿铣刀进给方向获取不同位置处的加工表面局部区域的形状、位置、尺寸误差,揭示铣削钛合金加工误差的变化过程;采用二元高次多项式拟合方法,构建加工误差分布函数,定量描述铣削钛合金过程中加工误差的变化特性。构建了刀齿误差、切削刃磨损以及铣削振动对铣削加工表面影响分析模型。为了揭示铣削加工误差的形成过程,建立刀齿误差、铣削振动条件下的立铣刀及其刀齿的切削运动参考系,揭示工件、刀齿之间的瞬时切削运动关系,提出刀齿切削运动轨迹,与瞬时切削位置角的求解方法。研究刀齿加工过渡表面动态形成过程,建立铣削加工误差形成过程解算模型,揭示加工误差形成过程的动态特性及其控制变量,结合仿真实例与实验结果,验证该模型的有效性。为揭示铣削振动对加工误差的影响,采用直径20mm整体硬质合金立铣刀和径向分层切削方法进行铣削钛合金振动实验,获取多次分层切削的铣削振动时域信号,分析沿铣刀进给、铣削深度和铣削宽度三个方向上铣削振动的变化;采用加工表面几何误差形成过程解算模型,研究铣削振动作用下加工误差沿铣刀进给方向的分布特性;采用改进的灰色关联分析算法,通过铣削振动时域特征参数与加工表面形状、位置、尺寸误差关联分析,揭示铣削振动对加工误差形成过程的影响特性。针对铣削大型钛合金结构件的工艺需求,依据铣削钛合金加工误差形成过程变化特性,建立加工误差分布一致性的评价模型;分析刀齿误差、铣削参数、切削刃磨损对加工误差及其分布的影响特性;采用铣削加工表面几何误差形成过程解算模型,提出立铣刀切削钛合金工艺设计方法,结合仿真与结果,进行工艺设计方案评判。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V261;TG54;TG146.23
【图文】：

图 1-1 钛合金在航天领域的应用Fig.1-1 Application of titanium alloy in aerospace field铣刀是一种典型的加工复杂曲面的高效切削刀具，在大型钛合金加工中应用广泛。铣削大型钛合金结构件时，受工件材料结构刚性特征、几何结构特征多变和切削参数等因素影响，存在的切削刃应力过高、刀齿磨损过快、铣削振

直径为20mm的整体硬质合金立铣刀Fig.2-1Integralcarbideendmillingcutterwithdiameterof20mm

b) 切削刃展开 c) 铣刀切削刃结构图 2-2 直径为 20mm 的整体硬质合金立铣刀结构Fig. 2-2 Integral carbide end milling cutter structure with diameter of 20 m表 2-1 铣刀结构参数含义Table 2-1 Implications of milling structural parameters参数 参数含义

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 赵宏伟;;机械加工误差产生的原因及措施探究[J];南方农机;2019年05期

2 徐凤亮;李多祥;;数控机床生产加工误差的原因及其改善措施[J];中国设备工程;2017年08期

3 张毅;李盼盼;王莎;王兴迪;;机械加工误差专家系统的构建方法[J];科技通报;2017年05期

4 王波;机械加工误差的神经网络预测方法[J];华东船舶工业学院学报;1997年04期

5 廖兰;计算机对加工误差的综合分析[J];渝州大学学报(自然科学版);1995年03期

6 孙海林,聂中义,赵钧,于建华,辛思聪;加工误差统计分析数据的实时采集与处理[J];阜新矿业学院学报;1988年01期

7 李庆中;;仿形车加工误差成因初探[J];机械工艺师;1988年05期

8 王会燃;林其骏;;曲面单参数包络加工误差的系数分析法[J];机械工艺师;1988年02期

9 江允邦;叶片的加工误差及其控制[J];动力工程;1989年05期

10 韩祖行;加工误差统计分析实验设计[J];福州大学学报(自然科学版);1989年S1期

相关会议论文 前10条

1 谭李孟清;周丽;杨旭静;赵立宏;袁峰伟;雷泽勇;;普通精度回转体轴径加工误差检测装置的设计[A];全国先进制造技术高层论坛暨第八届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2009年

2 马玉林;孙宏伟;;虚拟加工中的加工误差分析与预测[A];面向制造业的自动化与信息化技术创新设计的基础技术——2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年

3 吴逢铁;曾夏辉;陈云彬;;轴棱锥加工误差对纳秒贝塞尔光束的影响[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

4 谭李孟清;周丽;江涌涛;张春良;唐卫东;;以管理图工具为基础的磨削加工误差实时监控[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集（下册）[C];2006年

5 袁大伟;;线切割锥度加工误差补偿机构[A];第七届全国电加工学术年会论文集[C];1993年

6 谭李孟清;蒋彦;张谦;彭如恕;;基于多测量仪表的回转体加工误差检测装置[A];全国先进制造技术高层论坛暨第十届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2011年

7 蒋彦;谭李孟清;袁峰伟;李必文;;回转体加工跳动误差的实用检测装置[A];全国先进制造技术高层论坛暨第九届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2010年

8 魏云亮;龚景海;;加工误差对网格结构性能影响分析[A];第十二届全国现代结构工程学术研讨会暨第二届全国索结构技术交流会论文集[C];2012年

9 虞林;;注塑件加工误差控制浅探[A];2002年中国工程塑料加工应用技术研讨会论文集[C];2002年

10 肖志城;朱敏波;宋立伟;段宝岩;;平板裂缝天线热加工误差数值仿真及其对天线电性能影响[A];2014年电子机械与微波结构工艺学术会议论文集[C];2014年

相关重要报纸文章 前2条

1 记者 王爽　通讯员 吴艳玲;200吨“大家伙”加工误差仅8微米[N];济南日报;2010年

2 记者 周澜源;模具加工误差只有头发丝的十分之一[N];苏州日报;2010年

相关博士学位论文 前9条

1 唐宇航;基于S形试件的五坐标机床侧铣加工误差成因的研究[D];北京工业大学;2018年

2 刘现磊;超精密机床加工误差辨识与补偿方法研究[D];天津大学;2017年

3 喻宏波;加工误差驱动的数控插齿机设计方法研究[D];天津大学;2008年

4 杨胜培;复杂曲面数控加工的若干基础技术研究[D];湖南大学;2009年

5 亓四华;制造质量零废品控制理论与技术的研究[D];合肥工业大学;2001年

6 蒋峻;具有力感知的腹腔镜微创手术从动机器人的研究[D];上海交通大学;2014年

7 丁烨;铣削动力学—稳定性分析方法与应用[D];上海交通大学;2011年

8 赖金涛;T样条曲面加工误差在机检测与补偿关键技术研究[D];浙江大学;2015年

9 胡维鑫;五轴机床误差的铣削加工测量方法[D];浙江大学;2018年

相关硕士学位论文 前10条

1 于博;铣削钛合金加工误差形成机理及其分布特性研究[D];哈尔滨理工大学;2019年

2 金成杰;基于数控仿真系统的机械加工误差虚拟测量方法研究[D];重庆大学;2008年

3 王军;基于新陈代谢与神经网络组合模型的加工误差预测及补偿[D];重庆大学;2017年

4 马景伍;球头铣刀斜平面加工的动态加工误差分析[D];大连理工大学;2016年

5 房田;非回转对称光学曲面金刚石车削加工误差的研究[D];吉林大学;2009年

6 朱利华;普通车床数控改造及加工误差补偿问题的研究[D];南京理工大学;2004年

7 马恩旭;车齿刀结构设计和车齿加工误差分析[D];重庆大学;2016年

8 焦寿峰;基于经验模态分解方法的加工误差溯源研究[D];山东大学;2013年

9 严子深;基于误差流理论（SOV）的机械加工误差诊断系统研究[D];河北理工大学;2005年

10 谢岳城;空间大型弯曲圆钢管加工误差理论研究[D];浙江大学;2016年

本文编号：2744556