课题基金 / 基金详情

整体闭式叶轮五轴侧铣刀具的适配性设计基础研究

批准号:
51375055
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
刘志兵
依托单位:
学科分类:
加工制造
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵文祥、张京英、解丽静、焦黎、梁志强、李忠新、何理论、方泽平、陈圣泽

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项目成果

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中文摘要
整体闭式叶轮是一种结构整体成型、型腔封闭狭小、型面复杂异构、型面精度苛刻、材料难于切削、薄壁易于变形、极低损伤要求的新型高性能叶轮,基于多轴数控加工和刀具侧刃线接触的五轴侧铣工艺和专用刀具是实现此类零件高效率、高精度、高表面完整性加工的关键技术。(1)本项目从刀具-工件接触表面状态表征、刀具空间可达性分析、刀具铣削稳定性分析和颤振抑制三个方面开展五轴铣削刀具适配性设计的基础研究;(2)拟从理论上阐明刀具-工件接触表面的微分几何特性及其动态演变机制,多重约束条件下的刀具特征参数、姿态与空间可达性的映射关系,刀具-侧铣加工过程的动态交互机理与变导程刀具侧铣加工的稳定性行为等影响刀具结构、参数和动态特性设计的关键科学问题;(3)将提出一种适用于整体闭式叶轮五轴侧铣刀具适配性设计的原理、方法和准则,为实现刀具结构、参数和动态特性的一体化、精确化和数字化设计提供理论基础和试验依据。
英文摘要
Integral enclosed impeller is a kind of new high performance impeller which is mainly used for the engines in aerospace industry. Integral enclosed impeller has several characteristics such as integral and enclosed in the structure, blade with sculptured surfaces of high dimension geometry, made of difficult-to-cut material, thin wall, as well as low machining damage requirement. Five-axis flank milling and special cutting tool based on multi-axis control NC machining and linear contact between cutting edge and workpiece are key manufacturing technologies for the high efficiency, high accuracy and high surface integrity machining of integral enclosed impeller. this project deals with the fundamental research on adaptive design for cutter used in five-axis flank milling in which can be described as characterization of cutter and workpiece engagement, cutter accessibility analysis, milling stability analysis and chatter suppression. From certifying the differential geometry of cutter-workpiece engagement surface and its dynamic evolution mechanism, establishing the mapping relationship between cutter parameter, cutter posture and accessibility considering multi constraints, as well as analyzing the dynamic interaction mechanism between cutter and flank milling process, the stability behavior of variable pitch and helix tool will be discussed. As a result, the adaptive design principle, method and rule for the cutter used in five-axis flank milling will be presented, and the result can be act as theoretical instruction and experimental support for the integrated, precisely and digital design for cutter's shape, parameter and dynamic behavior.
整体闭式叶轮是一种结构整体成型、型腔封闭狭小、型面复杂异构、型面精度苛刻、材料难于切削、薄壁易于变形、极低损伤要求的新型高性能叶轮,基于多轴数控加工和刀具侧刃线接触的五轴侧铣工艺和专用刀具是实现此类零件高效率、高精度、高表面完整性加工的关键技术。本项目从刀具-工件接触表面状态表征、刀具空间可达性分析、刀具铣削稳定性分析和颤振抑制三个方面开展五轴铣削刀具适配性设计的基础研究;从理论上阐明了刀具-工件接触表面的微分几何特性及其动态演变机制,多重约束条件下的刀具特征参数、姿态与空间可达性的映射关系,刀具-侧铣加工过程的动态交互机理与变导程刀具侧铣加工的稳定性行为等影响刀具结构、参数和动态特性设计的关键科学问题;提出了一种适用于整体闭式叶轮五轴侧铣刀具适配性设计的原理、方法和准则,为实现刀具结构、参数和动态特性的一体化、精确化和数字化设计提供了系统的理论基础和试验依据。项目针对铣刀侧刃与工件表面形成有效的高阶线接触和刀轴方向变化显著的特点,通过阐明刀具-工件接触表面的微分几何特性及其动态演变机制,为刀具轮廓形状精准设计、切削力精确预测和阈值控制提供几何学依据。针对封闭加工区域对于刀具及其包络运动的空间可达性要求,以及较大直径和包络体积的刀具在整体强度、切削稳定性、材料去除率方面的优势,通过阐明多重约束条件下刀具特征参数、姿态与空间可达性的映射关系,建立任意刀位点的刀具可达性范围,为刀具体积最大化设计提供依据。针对整体闭式叶轮五轴侧铣加工过程易于发生铣削颤振和一系列不良加工效应的问题,通过揭示刀具-侧铣加工过程的动态交互机理与变导程、变螺旋角刀具侧铣加工的稳定性行为,有助于以离线方式抑制铣削颤振。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
EEMD-based online milling chatter detection by fractal dimension and power spectral entropy
基于 EEMD 的分形维数和功率谱熵在线铣削颤振检测
DOI: 10.1007/s00170-017-0183-7
发表时间: 2017-09-01
期刊: INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY
影响因子: 3.4
作者: [Ji, Yongjian, Wang, Xibin, Wang, Junqing]
通讯作者: Wang, Junqing
DOI: 10.13196/j.cims.2014.11.020
发表时间: 2014
期刊: 计算机集成制造系统
影响因子: --
作者: [段裕刚, 刘志兵, 王西彬, 肖三强]
通讯作者: 肖三强
DOI: 10.1007/s00170-017-0067-x
发表时间: 2017-02
期刊: Int J Adv Manuf Technol
影响因子: --
作者: [yan zhenghu, liu zhibing]
通讯作者: liu zhibing
DOI: 10.1007/s00170-018-1709-3
发表时间: 2018-02
期刊: International Journal of Advanced Manufacturing Technology
影响因子: 3.4
作者: [zhao ke, liu zhibing]
通讯作者: liu zhibing
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    大型深孔精密加工的刀具工件交互效应与加工精度控制方法
    • 批准号:
      52075042
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      57.0万元
    • 批准年份:
      2020
    • 负责人:
      刘志兵
    • 依托单位:
    中间尺度零件的微细切削与车铣集成加工方法
    • 批准号:
      51005023
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      20.0万元
    • 批准年份:
      2010
    • 负责人:
      刘志兵
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金