BTA钻削加工的颤振控制研究

发布时间：2017-11-20 02:22

本文关键词：BTA钻削加工的颤振控制研究

【摘要】：深孔加工是在封闭条件下进行的高难加工工序。由于钻杆细长,刚性差,钻削中容易发生颤振现象,因而深孔加工一直是机械加工中的一项难题。颤振发生时会加剧钻头的磨损,影响孔的加工精度和表面质量。颤振严重时还会导致钻杆弯曲、折断甚至会损坏机床。随着精密加工的发展,人们对产品加工质量的要求越来越高,因此颤振的控制问题受到普遍关注。本文针对BTA钻削加工的特点,设计了一种基于模糊控制的电流变液减振器,具有一定的学术价值和实际意义。本文以BTA深孔钻削加工系统为主要研究对象,分析了金属切削过程中的再生型颤振现象。构建了BTA钻削系统的动力学模型,通过对再生型颤振的理论分析,得到系统不发生颤振的极限切削宽度。利用Matlab/Sinmulink对深孔钻削系统的数学模型进行仿真,给出了在不同转速和切削宽度下,刀具振动的时域响应特征。利用电流变液的电流变效应,设计了一种基于混合工作模式的电流变液减振器。分析了该减振器的工作特性,构建了BTA钻削颤振控制系统的动力学模型。利用Matlab/Sinmulink对颤振控制系统的数学模型进行仿真,给出了在不同电场强度下,刀具振动的时域和频域响应特征曲线。结合该减振器的特点,提出一种模糊控制策略,设计了模糊控制器,并对该策略的可行性进行仿真验证。研究结果表明：在某一转速下,当切削宽度小于极限切削宽度时,加工系统不会发生颤振。但极限切削宽度的大小受到主轴转速的影响,其变化具有一定的周期性。通过适当调整转速和切削宽度,可以避免颤振的发生。在电场作用下,混合模式电流变液减振器能够明显降低颤振的幅值,有效抑制颤振的发生。但在不同电场作用下,减振器的减振效果不同。在正弦信号、随机信号和机床颤振信号的激励下,模糊控制均有较好的控制效果。因此,基于模糊控制的电流变液减振器能够有效地控制BTA钻削加工中颤振的发生。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG52

【参考文献】

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