课题基金 / 基金详情

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
负责人:
刘志兵
依托单位:
学科分类:
加工制造
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘志兵

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
大型深孔零件广泛应用于核电、兵器、航空、冶金、石油等国家重点行业。由于孔深径比大、加工过程封闭、刀杆悬伸量大、冷却排屑不畅、工况复杂恶劣、加工容易失稳,深孔加工过程的刀具工件交互效应显著,严重影响其效率、精度和动态特性。项目以中大口径身管内膛浮动镗和小孔径轧辊深孔枪镗为加工对象,(1)从刀具工件动态交互效应与加工稳定性行为、表面微观形貌与圆度误差控制、表面位置误差与直线度误差控制、刀具动态特性与耐磨性能适配设计等4个方面开展深孔精密加工的基础研究;(2)拟阐明变激励与弱刚度条件下加工过程非线性动态响应特征、加工稳定性行为影响机制与稳定性极限映射关系、加工表面位置误差累积效应与时间空间演变规律等影响深孔精密加工的关键科学问题;(3)将提出刀具工件交互效应建模、表征与加工精度控制方法,为提升大型深孔零件数字化加工效率、精度和稳定性,实现关键制造工艺与切削刀具自主可控提供理论指导和实验依据。
英文摘要
Large scale deep hole parts are widely used in many key industries such as nuclear power, armament, aviation, metallurgy and petroleum. Due to the high aspect ratio, closed machining process, large hanging of boring bar, poor cooling and chip removal, complex and severe machining conditions, easy to chatter during boring process, which lead to the significant of cutting tool & process interaction effect, as well as the poor efficiency, accuracy and dynamic characteristics. In this project, floating boring and gun boring of deep hole in roller were selected as the machining process, the fundamental research on precision machining of large scale deep hole will be carried out from the dynamic interaction effect of cutting tool & workpiece and machining stability behavior, surface morphology characteristics and roundness error control, surface location error characteristics and straightness error control, adaptive design of tool dynamic characteristic and wear resistance property respectively. The fundamental scientific problems will be deeply clarified which restricting machining accuracy and cutting tool design for large scale deep hole such as nonlinear dynamic response characteristics under the variable excitation and weak process system stiffness, influence mechanism of machining stability behavior and stability limit mapping, cumulative effect of surface location error and time & space evolution law. As a result, the modeling and characterization of cutting tool & workpiece interaction effect and machining accuracy control method will be presented, which will act as the theoretical and experimental basis to improve the digital machining efficiency, accuracy and stability for large deep hole, as well as for the implementing autonomous controllability of key technologies of precision machining and cutting tool systems.
大型深孔零件广泛应用于核电、兵器、航空、冶金、石油等国家重点行业。由于大型深孔体积大重量高、材料强度硬度高、深径比大、加工过程封闭、刀杆悬伸量大、冷却排屑不畅、工况复杂恶劣、加工容易失稳,深孔加工过程的刀具工件交互效应显著,严重影响其效率、精度和动态特性,对于精密、高效加工工艺与专用刀具设计制造技术提出了极高要求。.刀具工件的动态交互作用是影响深孔加工过程稳定性和加工精度的基础物理效应。基于加工动态特性的工艺优化和控制是国际数控加工、精密加工技术领域的研究前沿和热点。针对深孔加工的刀具工件交互效应,开展加工不稳定性和表面位置误差控制是实现深孔高效率、高精度、高可靠加工的技术关键。.(1)针对大型深孔零件毛坯价值高、材料强度高、孔深径比大、几何精度要求高、加工精度难以满足等特点,提出大型深孔精密加工的刀具工件交互效应分析与加工精度主动控制方法,为实现关键制造工艺与刀具的自主可控提供理论基础和实验依据。.(2)以中大口径深孔的浮动镗加工与小口径深孔的枪膛加工为工程应用背景,深入提炼和揭示“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”涉及的基础科学问题,验证基础理论和关键技术研究的有效性和适用性。.(3)从刀具工件动态交互效应与加工稳定性行为、表面微观形貌特征与圆度误差控制、表面位置误差特征与直线度误差控制、刀具动态特性与耐磨特性适配设计等4个方面研究影响大型深孔加工误差的技术问题,为提升大型深孔的加工效率、精度和智能化程度提供基础技术支撑。.(4)从理论上阐明强扰动和变激励条件下的刀具工件交互效应及其动态演变规律、刀具工件交互效应对加工稳定性行为的动态作用机制、刀具工件交互效应与深孔表面位置误差的时间空间映射关系等3类影响大型深孔加工误差的物理效应和切削工艺规律,为大型深孔加工精度控制与专用刀具设计制造提供理论指导。
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
  • 批准年份:
    2013
  • 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