变半径摆线铣削切削力预测与表面形貌研究

发布时间：2017-10-18 03:05

  本文关键词：变半径摆线铣削切削力预测与表面形貌研究

  更多相关文章： 变半径摆线加工 切削力 表面粗糙度 表面形貌 功率谱密度

【摘要】：随着高速铣削技术的不断发展,制造领域对工件加工精度和表面质量有了更高的要求。传统的铣削刀轨由于材料去除率和刀轨光顺性的不足,在高速铣削中往往会产生严重的震动和切削力突变,造成表面破损,因而不能适用高速铣削的要求。尤其是近几年,摆线铣削刀轨的提出并被用在高速铣削加工中,得到了越来越多学者的关注。但由于其切削力特性的研究及工艺理论指导尚不够完善,影响着摆线加工技术应用的深度和广度。因此,如何根据摆线加工刀轨特殊性,分析切削参数对表面形貌的影响,充分发挥切削力稳定优势同时保证加工质量,是型腔高速铣削领域亟待解决的关键问题之一。本文围绕变半径摆线铣削加工的切削力特性和表面形貌进行研究,主要内容包括:(1)搭建实验平台,从切削力和表面质量两个标准,对传统加工方式和变半径摆线加工进行了对比分析,验证了变半径摆线加工切削力和表面形貌研究的意义。从切削力、粗糙度、表面微观形貌三个方面,对传统加工刀轨和摆线刀轨加工进行了相同条件下切削力和表面粗糙度对比分析、粗糙度近似表面的微观形貌和切削力对比分析。证实了摆线加工刀轨在切削力和粗糙度方面的优势,阐明了对摆线加工切削力及表面形貌深入研究的必要性。(2)建立了变半径摆线铣削加工的切削力预测模型。以摆线运动轨迹的单个周期为研究对象,确定了刀具进给过程中的径向切深,在此基础上建立了径向切深和刀具接触角的实时联系,利用微元法求解出切削力;通过分析最大径向切深对切削力的影响,提出了最大径向切深策略,维持了切削力的稳定波动,避免了冲击载荷的出现,而且在一定程度上有助于加工效率的提升。(3)建立了基于最小二乘支持向量机的表面粗糙度预测模型。该模型结构简单、泛化能力强,能够很好的解决非线性、小样本、高维数等问题,实现了关于进给速度、径向切深、每齿进给量、轴向切深四个输入参数变化下,加工表面粗糙度的智能化高精度预测,为通过改变切削参数实现对预测模型进行控制提供了数据基础。(4)从频域角度对摆线铣削加工表面进行了功率谱密度表征。将粗糙度评价参数与功率谱密度表征方法相结合,不仅可以表述加工表面微观几何形状的平均统计信息,而且能够有效辨识加工表面的纹理特征及加工特性,定量地描述表面轮廓在空间频段的分布情况,为系统地分析加工工艺对表面质量的影响提供了更全面的信息。
【关键词】：变半径摆线加工 切削力 表面粗糙度 表面形貌 功率谱密度
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG54
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 课题的背景与研究意义12-14
• 1.2 摆线铣削加工的起源和发展14-15
• 1.3 表面形貌的研究现状综述15-18
• 1.3.1 表面粗糙度预测国内外研究现状15-17
• 1.3.2 表面功率谱密度评价方法的发展17-18
• 1.4 课题的选题依据，研究内容及章节安排18-20
• 1.4.1 选题依据18
• 1.4.2 论文的主要研究内容18-19
• 1.4.3 论文组织结构19-20
• 1.5 本章小结20-21
• 第二章 摆线参数化模型与加工表面分析21-32
• 2.1 引言21
• 2.2 摆线加工的数学模型21-23
• 2.2.1 恒半径摆线加工的数学模型21-22
• 2.2.2 变半径摆线加工的数学模型22-23
• 2.3 传统铣削加工23-24
• 2.4 实验平台搭建24-27
• 2.5 不同加工方式表面对比分析27-30
• 2.6 粗糙度近似表面比较30-31
• 2.7 本章小结31-32
• 第三章 基于径向切深的摆线铣削切削力预测32-46
• 3.1 引言32
• 3.2 摆线铣削的径向切深32-36
• 3.2.1 变半径摆线加工刀轨径向切深的确定32-34
• 3.2.2 径向切深与刀具接触角的关系34-36
• 3.3 切削力预测模型36-41
• 3.3.1 刀具进给行程36-37
• 3.3.2 切削力预测37-39
• 3.3.3 切削力修正系数标定39-41
• 3.4 径向切深对切削力的影响分析41-44
• 3.4.1 最大径向切深策略41-43
• 3.4.2 径向切深切削力实验分析43-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第四章 基于最小二乘支持向量机的表面粗糙度建模46-57
• 4.1 引言46
• 4.2 支持向量机理论46-51
• 4.2.1 支持向量机原理47-50
• 4.2.2 最小二乘支持向量机算法50-51
• 4.3 基于最小二乘支持向量机的表面粗糙度预测模型的建立51-54
• 4.3.1 样本数据预处理51-52
• 4.3.2 核函数的确定52-53
• 4.3.3 参数的选择53-54
• 4.3.4 预测模型建模过程54
• 4.4 预测模型的试验验证54-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 摆线铣削表面的功率谱密度研究57-68
• 5.1 引言57
• 5.2 功率谱密度的介绍57-60
• 5.2.1 功率谱密度的定义57-58
• 5.2.2 一维功率谱密度算法58-59
• 5.2.3 二维功率谱密度算法59-60
• 5.3 加工表面的功率谱密度表征研究60-62
• 5.3.1 不同加工方法的功率谱密度对比60-61
• 5.3.2 切削力的功率谱密度分析61-62
• 5.4 切削参数对功率谱密度的影响62-67
• 5.4.1 每齿进给量的影响分析63-64
• 5.4.2 径向切深的影响分析64-65
• 5.4.3 主轴转速的分析65-67
• 5.5 本章小结67-68
• 总结与展望68-70
• 6.1 论文工作总结68-69
• 6.2 主要创新点69
• 6.3 未来工作展望69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果74-75
• 致谢75-76
• 附件76

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐雁，齐毓霖;触针测量法研究磨损表面形貌变化的实验系统[J];哈尔滨科学技术大学学报;1995年02期

2 索双富，，葛世荣，强颖怀，赵子江;磨削加工表面形貌的分形研究[J];中国机械工程;1996年01期

3 冯秀;顾伯勤;;表面形貌的研究现状及发展趋势[J];润滑与密封;2006年02期

4 刘志勇;孙孟良;范峰;彭麟;陈昌兆;高波;应利良;鲁玉明;蔡传兵;;磁场下镍电沉积层织构及表面形貌[J];功能材料;2010年08期

5 谢小鹏;表面形貌和表面的摩擦学作用[J];广东石油化工高等专科学校学报;2000年01期

6 周兰英;和庆娣;程平;;基体表面形貌对膜基结合强度影响规律的研究[J];表面技术;2006年02期

7 白秀琴;刘雪梅;袁成清;周新聪;;贝壳表面形貌测量技术研究[J];润滑与密封;2011年06期

8 周明宝,林大键,郭履容,郭永康;微结构表面形貌的测量[J];光学精密工程;1999年03期

9 夏阳;黄进凡;;微观表面形貌检测方法及其发展[J];湖北农机化;2014年03期

10 董允,贾艳琴,徐立红,任福英;电沉积及激光辅助电沉积镍基镀层表面形貌研究[J];河北工业大学学报;2001年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张移山;陈大融;孔宪梅;;激光毛化表面的测量和评价[A];第六届全国摩擦学学术会议论文集（下册）[C];1997年

2 刘q;;面向产品性能的表面形貌设计与控制[A];第十一届全国摩擦学大会论文集[C];2013年

3 乔玲;何小元;;固液耦合三层膜表面形貌稳定性分析及调控[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

4 刘q;刘小君;王虎;;缸套表面形貌磨合特性及润滑能力的研究[A];第五届全国青年摩擦学学术会议论文集[C];1999年

5 李艳霞;杨宇明;余赋生;董丽松;;受限诱导的聚合物混合薄膜的表面形貌[A];2004年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集[C];2004年

6 韩中领;汪家道;陈大融;;表面形貌在面面接触乏油状态下的减阻效果实验[A];2006全国摩擦学学术会议论文集（二）[C];2006年

7 冼亮;鞠永青;郭炎;陈大融;;表面形貌接触效应的表征[A];第五届全国摩擦学学术会议论文集（上册）[C];1992年

8 尚淑霞;曾建民;王弘;;MOCVD生长Mg_2TiO_4薄膜的表面形貌[A];第二届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1995年

9 王莉;赵江;韩志超;;SEBS薄膜在去浸润过程中的表面形貌发展[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（上册）[C];2007年

10 时轮;徐立;;多波长全息表面形貌检测及振动分析[A];第八届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2010年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 李博;铣削表面形貌的多尺度表征与仿真技术[D];浙江大学;2015年

2 綦群芬;基于新一代GPS的表面形貌规范与认证信息系统的研究与实现[D];华中科技大学;2011年

3 庞启龙;基于小波和分形的KDP晶体形貌分析及对透光性能的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

4 裘徔;零件表面混合维建模理论、方法及其在产品装配质量预测中的应用[D];浙江大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李晶;光学曲面表面形貌的重构与评价[D];长春工业大学;2016年

2 白利娟;进给方向振动辅助铣削三维表面形貌仿真分析[D];山东大学;2016年

3 李活;变半径摆线铣削切削力预测与表面形貌研究[D];华南理工大学;2016年

4 黄旭;铟镓砷表面形貌相变动态化过程的研究[D];贵州大学;2009年

5 刘雪梅;基于船舶绿色防污的贝壳表面形貌研究[D];武汉理工大学;2010年

6 彭培;表面形貌区域法分析评定算法及软件系统研究[D];华中科技大学;2011年

7 李小改;表面形貌软件测量标准网络化应用系统开发[D];华中科技大学;2008年

8 杨广义;小波分析方法在表面形貌评定中的应用[D];哈尔滨工程大学;2008年

9 程雄;基于新一代GPS表面形貌评定方法的研究[D];桂林电子科技大学;2011年

10 翟伟光;晶圆表面形貌的微分干涉系统图像相位提取及去包裹[D];哈尔滨工业大学;2010年

本文编号：1052574