深孔内螺旋槽刀具系统结构设计与减振研究

发布时间：2020-06-12 04:21

【摘要】：随着机械制造技术的不断发展,实际工程中对深孔加工技术的要求越来越高,特别是一些对加工精度要求极高的行业,如航空宇航制造业、兵器、石油及煤矿等。镗刀作为深孔加工的主要刀具之一,直接影响着深孔加工的质量和效率,研究如何抑制深孔加工中的振动是十分必要的。深孔镗削加工中,自激振动(颤振)很难找到有效的抑制方法,影响了加工精度、生产效率以及刀具的使用寿命。针对如何抑制颤振,本文设计了一种非线形减振槽双层镗杆结构,利用切削液在非线形减振槽处增大阻尼的作用来抑制镗削中的颤振,研究结果对工程应用具有一定的理论指导意义。首先,分析了刀具系统的振动情况和切削过程中颤振产生的机理,并对深孔镗削中的动力学模型以及颤振发生时的动态切削力进行了分析计算。其次,利用了流体阻尼技术减振原理设计了非线形减振槽双层镗杆结构,建立了流场力学模型和深孔镗削系统的动力学仿真模型,分别运用Fluent和Simulink进行流场域的流体仿真和深孔镗削过程中的动力学仿真,来验证非线形减振槽的减振效果。仿真结果表明:非线形减振槽双层镗杆结构能有效抑制颤振,其结构优化后减振效果进一步提高。最后,对镗削加工过程进行动态测试实验验证,通过采集的振动信号,对比分析非线形减振槽双层镗杆和普通镗杆的振动性能,实验结果表明:非线形减振槽双层镗杆对深孔镗削中的颤振有明显的抑制作用,其振幅降低约30%。
【图文】：

镗杆,减振

影响加工生产效率，加大了企业成本的投入，因此，如何抑机械加工业重大意义[2]。目前，就镗杆减振，国内外学者做重大的研究成果。现状国学者 F.W.Taylor[3]发表的颤振论文，在当时引起了很大的振进行了大量的科学研究。等人通过增大镗杆长径比的方法来提高其动刚度，来抑制镗在镗杆离刀头最近的一端开设空腔放置减振块，在减振块与其产生阻尼，达到镗杆的减振效果。k公司的Teeness[5]设计的长径比为16的减振镗杆是现在比较方法是在镗杆内部添加内置减振器，结构如图1.1所示：

示意图,镗杆,减振控制,示意图

图 1.2 镗杆减振控制系统示意图研究员 NAGANO S[8]等通过改变减振镗杆的材料，如树脂的碳纤维变增强了镗杆的抗振性，因此，具有很强的抗颤振特性。减振镗杆方面的专家 ANDREN L[9]等人提出了一种用合金钢、不锈钢减振镗杆，并且研究了该镗杆在切削中的动态性能。u[10]等人提出了抑制镗杆颤振的方法，就是镗杆在外部激励作用下振幅采用的减振措施：首先，优化橡胶圈的径向刚度；其次，选择合适的hi[11]等人，在镗杆内部填加永磁体、减振块等吸振器，运用摩擦原理。ar[12]等人，运用 Lyapunov 方程就减振镗杆内部的动力吸振器的合理位计研究。oradia[13]等人对镗杆中内置吸振器的参数对减振镗杆动态性能的影响的得出了相应的影响趋势，并对其优化改进，使其减振效果更加明显
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG71

【参考文献】