主轴转速扰动车削的加工形貌研究

发布时间：2020-05-14 14:34

【摘要】：车削加工被广泛应用于航空、航天、船舶、化工、汽车制造领域的零部件制造中,是机械制造中最基本的加工方式之一。车削过程中由于工艺系统刚度较弱、加工参数选择不当等原因,颤振时有发生,颤振在降低零件加工精度和表面质量的同时,也会对机床零部件造成巨大的损害,造成加工成本的提高。主轴转速扰动作为一种颤振抑振加工方法,由于实施简单和抑振效果明显等特点得到越来越多关注。本文针对主轴转速扰动车削对工件表面形貌的影响展开了以下工作:提出了基于侧向塑流和相对振动的表面形貌形成机制并进行实验验证,模型考虑了主轴转速扰动条件下转速变化引起的切削力周期性变化带来的影响,利用傅里叶级数展开和工程近似的思想表达工件径向形貌轮廓,从而描述工件整体形貌。实验结果表明,该模型能有效表达初始切削状态为稳定时主轴转速扰动条件下的表面形貌,且描述表面形貌的模型参数和主轴转速扰动参数具有线性相关关系,这种线性相关关系可以为主轴转速扰动形貌预测提供依据。针对实际加工中由颤振转化为稳定的切削场景,提出了基于贝叶斯神经网络的表面粗糙度预测模型,实验结果显示模型可以有效预测初始状态为颤振时主轴转速扰动加工工件的表面粗糙度,误差在5%以内。在此基础上提出贝叶斯神经网络的多起始点同步训练方法,及时停止陷入局部最优的训练过程,提高了贝叶斯神经网络训练的效率。
【图文】：

模型图,再生型颤振,模型,切削宽度

9图 2- 1 再生型颤振模型简图Fig.2- 1 Diagram of regenerative chatter model (T t)为上一转切削时刀具的振动位移，y (t )为本转切削时刀具两次切削的重叠系数为，则本转切削厚度变化量为， s (t ) y (t T ) y (t )削厚度变化引起的动态切削力为，( ) ( ) [ ( ) ( )]d c cF t k b s t k b y t T y t b——切削宽度(mm)；ck ——单位切削宽度上的刚度系数(N/mm2)；os( )cos u，u 为与主振方向、切削力方向有关的系数，将代入式(2-4)中，有( ) ( ) ( ) ( )dmy t cy t ky t uF t

主轴转速,切削宽度,下极限,常速

第二章主轴转速扰动及其表面形貌建模2 2222 2lim2 2222 21 2(1 cos(2 arcsin[ ] arctan ))[(1 ) (2 ) ]11( )21 2(1 cos(2 arcsin[ ] arctan ) )(1 )11( )2ck jbk u j u (2-23)由式(2-22),(2-23)知，，当机床切削系统各种动力学参数( u )c nk、 k 、、、、已知的情况下，即可求出对应的主轴转速极限切削宽度，将 j=0，1，2，3…时的曲线绘制在一张图中就可得到完整的limb N关系曲线，如图 2-2 所示。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG51

【参考文献】