铣削加工工件表面形貌建模及仿真技术研究

摘要

针对难加工材料工件表面形貌建模与仿真问题,采用理论分析与实验研究相结合的方法,以硬质合金球头铣刀铣削难加工材料为研究对象,对铣削加工过程中刀具磨损及刀具磨损等因素引起的加工工件表面形貌的建模与仿真进行了研究,研究内容与所做工作如下:
　　1.基于机器视觉监测系统获得刀具在加工过程中的磨损量,基于LS-SVM建立刀具磨损模型;考虑铣削加工过程中加工条件的变化对刀具磨损的影响,引入卡尔曼滤波技术结合铣削加工过程中刀具实时磨损量调整磨损模型的预测结果,建立刀具磨损动态模型;设计铣削加工实验,验证所建模型的有效性。
　　2.通过分析球头铣刀切削刃刃线几何特征建立球头铣刀切削刃方程,考虑铣削加工过程中刀具磨损、偏心等因素对刀具切削轨迹的影响,建立考虑刀具磨损和其他影响因素的切削刃切削轨迹方程,分析刀具切削刃在工件表面的扫掠轨迹,结合切削行距等因素建立铣削加工工件表面形貌模型。
　　3.按照加工时最大有效位置角离散刀具切削刃为一系列切削微元,并离散加工工件为一系列单元,结合铣削加工工件表面形貌模型,通过构建过切削刃离散微元的竖切平面获得切削后新的表面网格点的方法进行表面形貌的更新,实现表面形貌仿真,结合基于机器视觉监测系统获得的刀具磨损量,进行工件表面形貌在线仿真。
　　4.针对建立的铣削加工工件表面形貌模型,设计硬质合金球头铣刀铣削不锈钢材料0Cr17Ni12Mo2的铣削加工实验,比较利用表面形貌模型获得的仿真结果和实验测量获得的实验结果验证表面形貌模型的正确性及加工工件表面形貌仿真软件的有效性。

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 相关研究的国内外现状

1.3 论文主要研究内容及方法

第二章 基于LS-SVM和Kalman滤波的刀具动态建模

2.1 刀具磨损机理分析

2.2 球头铣刀刀具磨损模型的建立

2.3 刀具磨损模型的训练和验证

2.4 刀具磨损动态建模与预测软件的开发

2.5 本章小结

第三章 铣削加工工件表面形貌建模

3.1 球头铣刀切削刃方程

3.2 铣削加工切削刃切削轨迹方程的建立

3.3 铣削加工工件表面形貌模型

3.4 本章小结

第四章 铣削加工工件表面形貌的在线仿真

4.1 形貌仿真的数据准备

4.2 表面形貌在线仿真软件的设计与实现

4.3 形貌仿真实例

4.4 本章小结

第五章 工件表面形貌仿真结果与实验验证

5.1 实验准备

5.2 实验方案设计

5.3 表面形貌仿真结果与实验结果

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 未来展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文