考虑离心力和陀螺效应的微铣削稳定性研究

发布时间：2020-07-15 10:37

【摘要】：科学技术的飞速发展,微型零件/结构在高科技医疗器械、精密机械仪器等领域应用日益广泛。微铣削加工技术是加工微型零件/结构的重要加工技术之一,可以加工复杂高精度工件,且加工材料广泛,加工效率较高,能满足微型零件/结构的加工要求。但在微铣削中存在颤振现象,颤振现象的发生会明显降低加工精度、加工效率和机床、刀具使用寿命等。为了实现微铣削稳定加工,需要进行颤振的有效预测。而稳定性叶瓣图的获取以准确的微铣刀刀尖频响函数为基础。但微铣削刀尖无法进行锤击实验,且目前的研究多是在主轴静止下的刀尖频响函数,而主轴静止和高速旋转时,机床的动态特性不同,因此有必要探索新的方法,进行快速准确求取考虑主轴高速旋转引起的离心力和陀螺效应的微铣削刀尖频响函数和颤振稳定性研究。本文考虑主轴高速旋转引起的离心力和陀螺效应,通过理论推导,实现微铣削刀尖频响函数快速预测,并绘制出微铣削稳定性叶瓣图,为切削参数的优选提供参考,为实现微型零件/结构微铣削稳定切削加工奠定基础。本文的主要研究内容如下:简化主轴系统为若干段阶梯轴,采用旋转Timoshenko梁理论,求解出每一段阶梯轴的频响函数;利用子结构响应耦合法对阶梯轴进行耦合计算,求解出主轴的频响函数;利用结构修改法将轴承特性引入到频响函数中;利用遗传算法求解主轴和刀具之间的连接参数;最终获得考虑离心力和陀螺效应的微铣削刀尖频响函数,并识别计算出等效物理系统参数。基于本文刀尖频响函数的快速求解方法,快速求解不同主轴转速、轴承特性、连接特性和刀具悬伸量情况下的刀尖频响函数,研究主轴转速、轴承特性、连接特性、刀具悬伸量等因素对频响函数的影响规律。基于由刀尖频响函数求解出的等效物理系统参数和课题组前期建立的微铣削力模型,进行微铣削过程仿真并绘制微铣削稳定性叶瓣图,最后组织微铣削实验,对获得的微铣削稳定性叶瓣图的准确性进行实验验证。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG54

【参考文献】

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本文编号：2756378