五轴铣削加工精度可靠性分析与加工工艺参数优化设计
发布时间：2021-07-21 19:30
高档数控机床作为制造业发展的十大重要领域之一,其加工水平的不断提高对制造业强国的建设起到至关重要的作用。数控机床的加工精度是衡量机床性能的重要指标之一,刀具作为数控机床加工系统中重要的零部件,因其磨损导致加工精度差、可靠性低等问题制约了数控机床性能的发挥。因此,对数控机床铣削加工精度进行可靠性分析和加工工艺参数优化设计具有重要的意义。本文针对五轴数控机床铣削难加工材料过程,展开了刀具磨损建模、五轴铣削加工精度可靠性建模、铣削加工精度可靠性分析和加工工艺参数优化设计四个方面的工作,具体研究内容如下:（1）本文针对参数维数高、样本少、非线性程度高的刀具磨损过程,考虑了加工工艺参数对刀具磨损的影响,以加工工艺参数为变量设计了正交实验。利用复映孔测量方式获得刀具磨损实验数据,采用高斯过程建立了刀具磨损模型,并通过刀具磨损实测值与预测值的对比,验证所建刀具磨损模型的正确性。（2）加工过程中存在多项误差影响数控机床加工精度,如机床运动误差、刀具磨损误差、刀具制造误差等。本文以LU-400五轴数控机床加工系统为对象,充分考虑加工中各项误差,根据多体系理论和齐次坐标变换表述了低序体间相关关系,科学合理...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）金属加工机床消费额及（b）金属加工机床进出口额[2]
浙江工业大学硕士学位论文分析图 2-1 可发现，刀具在 0a 阶段，曲线的斜率较大，刀具磨损的速这是由于刀具表面粗糙度较高，刀具切削刃与工件表面接触面积小、接，故磨损速度较快；在 ab 阶段，刀具磨损带变宽，使得刀具切削刃与接触面积增大，接触力减小，刀具磨损速度减缓；在 bc 阶段，当刀具临界值时，刀具磨钝从而导致刀具与工件间摩擦系数增大，刀具磨损的增大，造成刀具切削性能降低。五轴数控机床中常用的刀具为立铣刀，如图 2-2 所示为常用立铣刀加工P 为刀具刀位点，当刀具发生磨损时，刀具与工件加工表面接触部分即从 Pt变换到 Pt′，这意味实际加工过程中的切削用量发生改变，从而导寸无法达到加工要求。球头立铣刀与环形立铣刀刀具磨损方向由刀触点圆弧中心，而平底立铣刀磨损方向为加工轮廓法相矢量。
表 3-3 45 号钢化学成分Table 3-3. Chemical Composition of Steel 45Si Mn Cr Ni 0.17~0.37 0.50~0.80 ≤0.25 ≤0.30 刀具具有硬度高，热硬性与耐热性好，化学稳定性好刀具材料。本文实验选用整体式硬质合金球头立铣刀刀具刃部表面具有耐磨性及抗氧化性强的纳米涂层。，柄径为 8 mm，刃长为 28 mm，总长为 60 mm，刃30°，前角为 5°，后角为 11°。设备不同工艺参数对刀具磨损的影响规律，采用如图 3-3 验采用的加工设备，该设备为丽驰公司生产的 LU-40五轴数控机床为基础进行刀具磨损实验，该机床各主
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年中国机床工具市场与产业形势分析[J]. 世界制造技术与装备市场. 2019(01)
[2]一种考虑参数相关性的可靠性优化设计方法[J]. 王倩蓉,姜潮,方腾. 中国机械工程. 2018(19)
[3]应用PCD刀具铣削砂型的刀具磨损机理和预测模型[J]. 单忠德,朱福先. 机械工程学报. 2018(17)
[4]基于自适应动态无偏最小二乘支持向量机的刀具磨损预测建模[J]. 肖鹏飞,张超勇,罗敏,林文文. 中国机械工程. 2018(07)
[5]基于谐波小波包和BSA优化LS-SVM的铣刀磨损状态识别研究[J]. 董彩云,张超勇,孟磊磊,肖鹏飞,罗敏,林文文. 中国机械工程. 2017(17)
[6]基于随机森林与主成分分析的刀具磨损评估[J]. 赵帅,黄亦翔,王浩任,刘成良,刘晓,梁鑫光. 机械工程学报. 2017(21)
[7]五轴数控机床的运动控制建模及精度提高方法研究[J]. 杨吉祥,陈幼平. 机械工程学报. 2017(08)
[8]基于时变区间和穿阈模型的机械时变可靠性分析方法[J]. 王丕东,张建国,阚琳洁,杨乐昌. 机械工程学报. 2017(11)
[9]基于深度学习的刀具磨损监测方法[J]. 张存吉,姚锡凡,张剑铭,刘二辉. 计算机集成制造系统. 2017(10)
[10]数控机床全生命周期重要性测度分析[J]. 谷东伟,王志琼,赵希禄,樊少华. 中国机械工程. 2016(20)
博士论文
[1]基于多传感器信息融合的刀具磨损状态监测方法研究[D]. 张锴锋.东北大学 2016
[2]结构的时变可靠度分析方法及优化设计研究[D]. 黄晓旭.华中科技大学 2016
[3]镍基高温合金Inconel718高效加工切削机理与试验研究[D]. 庄可佳.华中科技大学 2015
[4]重型数控机床可靠性建模与评估技术研究[D]. 彭卫文.电子科技大学 2016
[5]五轴数控机床几何与热误差实时补偿关键技术及其试验研究[D]. 姜辉.上海交通大学 2014
[6]复杂零件五轴铣削加工精度预测与补偿技术研究[D]. 朱绍维.西南交通大学 2013
[7]面向重型数控机床的服役可靠性评估方法及增长技术研究[D]. 熊尧.华中科技大学 2013
[8]双转台五轴数控机床误差的动态实时补偿研究[D]. 张宏韬.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]基于机器视觉的快速铣刀磨损状态识别研究[D]. 张博.西京学院 2019
[2]基于主轴电流的变工况铣刀磨损状态监测研究[D]. 张孟哲.大连理工大学 2018
[3]基于分形理论的刀具磨损状态识别与磨损量预测方法研究[D]. 庞弘阳.东北电力大学 2018
[4]重型数控机床精度可靠性建模及分析方法研究[D]. 游志毅.电子科技大学 2016
[5]高速铣削3Cr2Mo刀具磨损研究与铣削参数优化[D]. 田广伟.燕山大学 2014
[6]数控铣削工艺参数优化专家系统的研究[D]. 苏仲文.太原理工大学 2013
本文编号：3295634
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）金属加工机床消费额及（b）金属加工机床进出口额[2]
浙江工业大学硕士学位论文分析图 2-1 可发现，刀具在 0a 阶段，曲线的斜率较大，刀具磨损的速这是由于刀具表面粗糙度较高，刀具切削刃与工件表面接触面积小、接，故磨损速度较快；在 ab 阶段，刀具磨损带变宽，使得刀具切削刃与接触面积增大，接触力减小，刀具磨损速度减缓；在 bc 阶段，当刀具临界值时，刀具磨钝从而导致刀具与工件间摩擦系数增大，刀具磨损的增大，造成刀具切削性能降低。五轴数控机床中常用的刀具为立铣刀，如图 2-2 所示为常用立铣刀加工P 为刀具刀位点，当刀具发生磨损时，刀具与工件加工表面接触部分即从 Pt变换到 Pt′，这意味实际加工过程中的切削用量发生改变，从而导寸无法达到加工要求。球头立铣刀与环形立铣刀刀具磨损方向由刀触点圆弧中心，而平底立铣刀磨损方向为加工轮廓法相矢量。
表 3-3 45 号钢化学成分Table 3-3. Chemical Composition of Steel 45Si Mn Cr Ni 0.17~0.37 0.50~0.80 ≤0.25 ≤0.30 刀具具有硬度高，热硬性与耐热性好，化学稳定性好刀具材料。本文实验选用整体式硬质合金球头立铣刀刀具刃部表面具有耐磨性及抗氧化性强的纳米涂层。，柄径为 8 mm，刃长为 28 mm，总长为 60 mm，刃30°，前角为 5°，后角为 11°。设备不同工艺参数对刀具磨损的影响规律，采用如图 3-3 验采用的加工设备，该设备为丽驰公司生产的 LU-40五轴数控机床为基础进行刀具磨损实验，该机床各主
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年中国机床工具市场与产业形势分析[J]. 世界制造技术与装备市场. 2019(01)
[2]一种考虑参数相关性的可靠性优化设计方法[J]. 王倩蓉,姜潮,方腾. 中国机械工程. 2018(19)
[3]应用PCD刀具铣削砂型的刀具磨损机理和预测模型[J]. 单忠德,朱福先. 机械工程学报. 2018(17)
[4]基于自适应动态无偏最小二乘支持向量机的刀具磨损预测建模[J]. 肖鹏飞,张超勇,罗敏,林文文. 中国机械工程. 2018(07)
[5]基于谐波小波包和BSA优化LS-SVM的铣刀磨损状态识别研究[J]. 董彩云,张超勇,孟磊磊,肖鹏飞,罗敏,林文文. 中国机械工程. 2017(17)
[6]基于随机森林与主成分分析的刀具磨损评估[J]. 赵帅,黄亦翔,王浩任,刘成良,刘晓,梁鑫光. 机械工程学报. 2017(21)
[7]五轴数控机床的运动控制建模及精度提高方法研究[J]. 杨吉祥,陈幼平. 机械工程学报. 2017(08)
[8]基于时变区间和穿阈模型的机械时变可靠性分析方法[J]. 王丕东,张建国,阚琳洁,杨乐昌. 机械工程学报. 2017(11)
[9]基于深度学习的刀具磨损监测方法[J]. 张存吉,姚锡凡,张剑铭,刘二辉. 计算机集成制造系统. 2017(10)
[10]数控机床全生命周期重要性测度分析[J]. 谷东伟,王志琼,赵希禄,樊少华. 中国机械工程. 2016(20)
博士论文
[1]基于多传感器信息融合的刀具磨损状态监测方法研究[D]. 张锴锋.东北大学 2016
[2]结构的时变可靠度分析方法及优化设计研究[D]. 黄晓旭.华中科技大学 2016
[3]镍基高温合金Inconel718高效加工切削机理与试验研究[D]. 庄可佳.华中科技大学 2015
[4]重型数控机床可靠性建模与评估技术研究[D]. 彭卫文.电子科技大学 2016
[5]五轴数控机床几何与热误差实时补偿关键技术及其试验研究[D]. 姜辉.上海交通大学 2014
[6]复杂零件五轴铣削加工精度预测与补偿技术研究[D]. 朱绍维.西南交通大学 2013
[7]面向重型数控机床的服役可靠性评估方法及增长技术研究[D]. 熊尧.华中科技大学 2013
[8]双转台五轴数控机床误差的动态实时补偿研究[D]. 张宏韬.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]基于机器视觉的快速铣刀磨损状态识别研究[D]. 张博.西京学院 2019
[2]基于主轴电流的变工况铣刀磨损状态监测研究[D]. 张孟哲.大连理工大学 2018
[3]基于分形理论的刀具磨损状态识别与磨损量预测方法研究[D]. 庞弘阳.东北电力大学 2018
[4]重型数控机床精度可靠性建模及分析方法研究[D]. 游志毅.电子科技大学 2016
[5]高速铣削3Cr2Mo刀具磨损研究与铣削参数优化[D]. 田广伟.燕山大学 2014
[6]数控铣削工艺参数优化专家系统的研究[D]. 苏仲文.太原理工大学 2013
本文编号：3295634
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