细长轴类零件的车铣加工动力学特性研究

发布时间：2020-06-26 04:10

【摘要】：随着民用以及国防工业的发展,对于零部件的制造水平提出了更高的要求,其中细长轴类零件的高效高精度的加工就属于目前民用以及国防工业急需解决的问题。目前对于细长轴类零件的主要切削加工方法为带有各种辅助支撑手段的车削加工。车铣加工技术因其加工成本低、加工精度高、切削效率高、加工复杂形状零部件的能力较强,已成为细长轴类零件切削加工的重要方法之一。因此,进行正交车铣细长轴类零件的切削力以及动力学特性研究,对实际生产和科学研究有着重要的现实意义。首先,通过对车铣技术的研究与分析,利用其径向切削力小的优势确定了采用正交车铣的方法来加工细长轴类零件。正交车铣作为车铣技术的其中一种,与车削技术相比可以获得更高的加工效率以及表面质量。从正交车铣切削运动学分析出发,建立了正交车铣切屑形成模型。研究了一个切削周期内,圆周刃切入角、切出角以及端面刃切入角、切出角的计算方法。并根据切削刃的切入角、切出角建立了瞬时切削面积的计算公式,应用正交实验法研究了铣刀转速、切削深度、铣刀齿数、偏心量和铣刀轴向进给量对瞬时切削面积的影响,并建立了正交车铣二维切削力模型。其次,对切削加工过程中常见的动力学问题进行了归纳总结。针对最关心的自激振动问题,建立了车削以及车铣的二自由度动动力学模型,并从传递函数入手,通过特征根实部与虚部的特点以及切削力的频域表达式,推导了包含车刀主偏角以及车削重合度系数,建立了正交车铣的再生颤振临界切削稳定性数学模型。最后,对正交车铣刀具系统电主轴单元进行了建模与分析,选取了电主轴单元中对动力学特性影响较大的部分如转子以及在电主轴工作时的运动的零部件,进行了有限元分析,分析中考虑了主轴-刀柄-刀具结合面的动力学特性。应用半功率点法拾取了动力学参数的数值,并带入计算得出了再生颤振临界切削深度。
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH16
【图文】：

轴向车铣,车铣,正交车铣

（a） (b) (c)图 1.1 （a）轴向车铣（b）正交车铣（c）一般车铣Fig. 1.1 (a) Axial turn-milling (b) Orthogonal turn-milling (c) General turn-milling轴向车铣时刀具轴线和工件轴线平行，主要通过沿刀具轴向进给进行加工，既可以加工外表面又可以加工外表面。但在走刀长度较大时容易发生机床与工件干涉的现象，限制了其加工范围。正交车铣时刀具轴线和工件轴线垂直主要通过沿工件轴向给进行加工，主要进行外圆加工其优点是可以实现较大纵向行程。通过刀具在轴向和径向同时进给，车铣不光能加工圆柱表面还可以加工各种复杂曲面。车铣是一种复合加工工艺，加工时可以使用多种刀具可以一次装夹完成多道工序例如：车削、铣槽、钻孔等等[5][6]。如图 1.2 所示，展示了一些车铣加工的典型零件。

车铣加工,车铣,机床设计,切削热

(b) 图 1.1 （a）轴向车铣（b）正交车铣（c）一般车铣xial turn-milling (b) Orthogonal turn-milling (c) Gene具轴线和工件轴线平行，主要通过沿刀具轴又可以加工外表面。但在走刀长度较大时容了其加工范围。正交车铣时刀具轴线和工件加工，主要进行外圆加工其优点是可以实现向同时进给，车铣不光能加工圆柱表面还可合加工工艺，加工时可以使用多种刀具可以铣槽、钻孔等等[5][6]。如图 1.2 所示，展示了

【参考文献】