微铣削精密加工刀具振动控制策略研究

发布时间：2020-03-29 08:20

【摘要】：微铣削精密加工中由于刀具的微小尺寸造成了微铣刀的整体径向刚度较低,高速切削时微小的变化极易引起刀具的振动,从而逐渐破坏切削稳定性并对工件产生一定的损伤。微铣削加工技术是针对微小精密的二维或三维零部件的加工技术,微铣刀的振动对精密零件的成形和精度影响非常大,所以对刀具振动的控制是非常必要的。但在微铣削中,由于微小尺寸等因素以及钝圆半径的影响使微铣削与常规铣削已有很大的区别,不论在刀具的几何特征上还是切削过程中刀具对工件的作用都有了很大的改变,所以在研究微铣削中刀具振动的同时必须考虑由微小尺寸带来的影响。通过对微铣削在国内外的研究现状的了解以及微铣削加工机理和振动切削的研究,结合相关理论提出减小刀具振动的理论方法并通过仿真分析来实现。本文主要对影响微铣削刀具振动的主要因素进行研究,并提出利用辅助振动来减小刀具振动的策略。考虑了微铣刀加工过程的尺寸效应和最小切削厚度的影响。具体的研究内容有:1)针对振动微铣削进行相关理论的阐述,特别是超声波振动微铣削的理论和应用特点并提出对刀具施加辅助振动来达到减小刀具振动的目的。2)在用ABAQUS有限元软件对振动微铣削进行仿真实验中,对辅助振动的不同振幅、不同频率以及振幅和频率同时变化的三种情况进行分析。分别在频率一定和振幅一定时,研究最大等效应力在不同振幅和不同频率下的变化情况以及不同振幅频率下的应力情况,实验证实了最大应力随振幅频率的共同增大而减小,同时也验证了振动能改善切削力。3)利用SIMULINK建立微铣削动态切削仿真模型,在仿真实验中研究了主轴转速、轴向切削深度和每齿进给量以及辅助振动的振幅和频率变化对刀具振动的影响,仿真实验得出主轴转速对刀具振动的影响最大以及刀具施加辅助振动后可以减小刀具振动,并对控制刀具振动的策略加以说明。
【图文】：

微小型化,产品

1.1 课题背景及研究意义科学技术的进步为社会提供了多元化多样性的需求产品，各种微小型化的高质量产品得益于制造业的快速发展。制造业中的典型代表微机电系统（MEMS 技术）是集微电子电路结构、微机械结构、微型处理信号结构、微型芯片等为一体的独立智能系统，该系统涵盖机械电子工程、微型电子电路技术、精密超精密机械加工技术、信息处理技术等等相互交集的领域，因此微机电系统具有非常广泛的应用。微机电系统加工技术的运用促进了整个小型化机械加工的发展，同时伴随着微铣削加工技术的出现克服了微机电系统加工技术在加工材料和制造上的不足之处，，使微细加工技术进一步发展。产品的微小型化对科技的发展具有重大影响，低成本、易加工、具有高性价比的微小零件，使微型化无论在航空工业、医疗设备、精密仪器设备、通讯、硬脆材料产品以及民用产品中均有很大的应用空间，例如微小型人造卫星、微型机器人、微型机床、手机、手表、车辆、照相机等产品。如下图所示的微型化产品，它们在微型化的同时功能也在不断的完善和提高。

加工系统,实验台

对加工轨迹在平面、斜面和曲面上的高速切削进行部分优化[20]。具的研制和微型机床的研发及试验受到了许多学者系到切削性能的大小以及加工工件表面的质量。微征尺寸和微细结构，更小的直径和钝圆半径能加工是限制微小零件加工的关键因素。目前涂层硬质下图所示的是米思米标准二齿和三齿涂层微铣刀[21]b）图 1.2 微铣刀型圆鼻硬质合金铣刀 b）DLC 涂层三刃立铣刀 c）双刃学研制的高速三轴微加工系统、四轴高速车铣复合及三轴正交实验台，如下图[22]。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TG54;TH113.1

【参考文献】