BTA深孔钻削系统粘滑振动分析及钻杆结构参数优化
发布时间：2021-01-24 10:54
以BTA深孔钻削系统为研究对象,加工进入中后期,工件在圆度误差和表面质量方面存在严重质量缺陷,表现为周期性多瓣形振纹;通过建立理论模型分析对比钻削系统有无粘滑振动现象时的振动特征;针对钻杆结构参数和支撑位置区间提出优化方案,结合钻杆振动特性和实验数据说明优化前后抑振效果。文中总体对钻削系统的粘滑振动特征和抑制振动方法进行研究;具体可分以下几点:（1）从摩擦模型和自激振动理论切入分析钻削系统振动特征,并提出相关基本分析假设;在动力学分析基础上建立钻削系统简化质量扭转分析模型和细分单元扭转分析模型,包括微分方程模型和运动状态空间表示。（2）基于钻削系统扭转分析模型,结合系统中影响粘滑振动形成的主要因素,建立钻削系统运动微分方程并进行求解;将钻削系统的实际物理参数代入力学模型,观察粘滑振动响应特征,以及伴随出现的系统能量转移机制。（3）对比分析钻削系统向待加工工件方向进给至300mm和900mm深度时钻杆振动类型、钻头频域响应行为以及实验测试信号;且当钻削系统发生粘滑振动现象时,工件也同时出现周期性瓣形振纹。（4）借助加速度传感器及配套实验仪器开展对钻削系统的相关振动特性测试实验;并通过对比...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BTA加工设备
杆末端的排屑口进入过滤箱，经过过滤，切削油还会通过循环的方式持续地被用于整个深孔加工环节中。在 BTA 加工设备中还设置有抽屑设备（如图 1.3（b）所示的抽屑器），其主要利用切削冷却液流高速通过锥形喷口时产生理想负压，并加速切屑排出的原理设计和制造，具有优良的强制排屑能力。图 1.1 BTA 加工设备
(a) 授油器 (b) 抽屑器图 1.3 BTA 钻削系统中的授油和抽屑装置BTA 深孔加工技术区别于普通钻削加工的最大之处在于其采用的强制排屑的功能。深孔加工钻头所处的环境为半封闭的工件内部，因此排屑和加工区域的散热便是加工过程中比较关键的因素。首先，高压泵将切削液通过输油管道输入授油器的授油腔内，但其只作短暂停留，之后经过钻套、钻杆以及钻头外表面的有限环形通道进入刀具切削区；然后在强大的切削液冲击力的作用下，被刀刃切削而断裂的切屑经过钻头喉部（钻头部分最为狭窄的部分）进入钻杆内部，同时在这一过程中切削区产生的大量切削热也被切削液吸收并带离。当切屑和切削液穿过钻杆时，高压切削液初始状态下所具有的动能也因在管道和腔体中受到的粘滞作用而产生较大损耗；但抽屑器恰好可以弥补这一不足，通过调节抽屑器中的前喷嘴和后喷嘴之间的间隙可以在钻杆末端产生理想的负压抽吸作用，这一抽吸力会加快切削液和切屑的顺利排出。
【参考文献】：
期刊论文
[1]BTA深孔钻杆振动特性及辅助支撑位置优化[J]. 张晓飞,辛志杰,史寅栋,张鹏,余少华. 工具技术. 2018(12)
[2]基于粒子群算法的支撑式转臂驱动装置铰点位置的优化[J]. 关玉明,郤云鹏,崔佳,李曾,李军. 河北工业大学学报. 2018(01)
[3]基于磁流变技术的深孔钻杆阻尼器的设计与研究[J]. 袁官,李耀明,石亦琨,付康康. 工具技术. 2017(10)
[4]汶川Mw7.9地震的同震粘滑错动过程研究[J]. 许健生,李丽,隗永刚,舒优良. 国际地震动态. 2017(08)
[5]舰船弹性支撑推力轴承抗冲击特性研究[J]. 刘学斌,徐伟,何江洋. 船舶工程. 2016(11)
[6]航空管路块卡离散化模型分析及其对管系振动特性的影响研究[J]. 王鸿鑫,权凌霄. 机电工程. 2016(10)
[7]某型工作船轴系振动特性及响应分析[J]. 苏朝君,李梓,徐逸然. 船海工程. 2016(04)
[8]错齿内排屑刀具深孔加工中的刀具振动特性对孔圆度形貌的作用机制[J]. 孔令飞,牛晗,侯晓丽,林宏斌,王杰. 兵工学报. 2016(06)
[9]机械系统中粘滑摩擦研究进展[J]. 刘丽兰,刘宏昭,赵会荣,姚美倩. 机械科学与技术. 2016(05)
[10]微量润滑条件下BTA钻杆振动特性分析[J]. 李波,苗鸿宾,沈兴全. 组合机床与自动化加工技术. 2016(01)
博士论文
[1]宏—微观效应BTA深孔钻削机理及表面完整性研究[D]. 张煌.中北大学 2017
[2]SD振子及其摩擦作用下的动力学行为研究[D]. 李志新.哈尔滨工业大学 2016
[3]钻柱粘滑振动非线性特征分析与鲁棒控制研究[D]. 巩全成.西北工业大学 2016
[4]钻柱粘滑振动特性及扭转冲击抑制粘滑机理研究[D]. 汤历平.西南石油大学 2015
[5]小提琴振动机理及声学品质研究[D]. 张承忠.华南理工大学 2014
[6]旋挖钻机钻杆耦合振动分析与减振研究[D]. 徐信芯.长安大学 2014
[7]高速面铣刀模态参数及其对切削性能影响研究[D]. 刘鲁宁.山东大学 2013
[8]超精密切削黑色金属的工艺及机理研究[D]. 李占杰.天津大学 2013
[9]地铁钢轨波磨形成机理研究[D]. 李霞.西南交通大学 2012
[10]基于扩展Stribeck效应的摩擦实验建模及系统动力学研究[D]. 张新刚.上海交通大学 2009
硕士论文
[1]BTA钻杆—工件系统耦合涡动行为及控制方法研究[D]. 王俊彦.中北大学 2017
[2]断层粘滑及近场地震动作用下公路隧道结构力学行为研究[D]. 丁梯.西南交通大学 2017
[3]跨尺度粘滑定位台及其控制系统的设计[D]. 杨飞雨.苏州大学 2017
[4]深井钻柱自激粘滑振动特性研究[D]. 冯程宝.中国石油大学（北京） 2017
[5]干摩擦诱发盘式制动器系统的分岔与混沌研究[D]. 赵文静.合肥工业大学 2017
[6]微量润滑条件下BTA钻杆振动控制研究[D]. 李波.中北大学 2016
[7]BTA 深孔钻杆组件振动特性及减振器的设计研究[D]. 邵振宇.中北大学 2016
[8]盘式制动器结合面的制动稳定性及噪声特性研究[D]. 孙德华.东北大学 2015
[9]BTA深孔钻削力学特性及钻杆稳定性研究[D]. 王慧荣.中北大学 2015
[10]BTA深孔钻削系统中钻杆扭转振动及减振技术研究[D]. 陈艳玲.中北大学 2014
本文编号：2997116
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BTA加工设备
杆末端的排屑口进入过滤箱，经过过滤，切削油还会通过循环的方式持续地被用于整个深孔加工环节中。在 BTA 加工设备中还设置有抽屑设备（如图 1.3（b）所示的抽屑器），其主要利用切削冷却液流高速通过锥形喷口时产生理想负压，并加速切屑排出的原理设计和制造，具有优良的强制排屑能力。图 1.1 BTA 加工设备
(a) 授油器 (b) 抽屑器图 1.3 BTA 钻削系统中的授油和抽屑装置BTA 深孔加工技术区别于普通钻削加工的最大之处在于其采用的强制排屑的功能。深孔加工钻头所处的环境为半封闭的工件内部，因此排屑和加工区域的散热便是加工过程中比较关键的因素。首先，高压泵将切削液通过输油管道输入授油器的授油腔内，但其只作短暂停留，之后经过钻套、钻杆以及钻头外表面的有限环形通道进入刀具切削区；然后在强大的切削液冲击力的作用下，被刀刃切削而断裂的切屑经过钻头喉部（钻头部分最为狭窄的部分）进入钻杆内部，同时在这一过程中切削区产生的大量切削热也被切削液吸收并带离。当切屑和切削液穿过钻杆时，高压切削液初始状态下所具有的动能也因在管道和腔体中受到的粘滞作用而产生较大损耗；但抽屑器恰好可以弥补这一不足，通过调节抽屑器中的前喷嘴和后喷嘴之间的间隙可以在钻杆末端产生理想的负压抽吸作用，这一抽吸力会加快切削液和切屑的顺利排出。
【参考文献】：
期刊论文
[1]BTA深孔钻杆振动特性及辅助支撑位置优化[J]. 张晓飞,辛志杰,史寅栋,张鹏,余少华. 工具技术. 2018(12)
[2]基于粒子群算法的支撑式转臂驱动装置铰点位置的优化[J]. 关玉明,郤云鹏,崔佳,李曾,李军. 河北工业大学学报. 2018(01)
[3]基于磁流变技术的深孔钻杆阻尼器的设计与研究[J]. 袁官,李耀明,石亦琨,付康康. 工具技术. 2017(10)
[4]汶川Mw7.9地震的同震粘滑错动过程研究[J]. 许健生,李丽,隗永刚,舒优良. 国际地震动态. 2017(08)
[5]舰船弹性支撑推力轴承抗冲击特性研究[J]. 刘学斌,徐伟,何江洋. 船舶工程. 2016(11)
[6]航空管路块卡离散化模型分析及其对管系振动特性的影响研究[J]. 王鸿鑫,权凌霄. 机电工程. 2016(10)
[7]某型工作船轴系振动特性及响应分析[J]. 苏朝君,李梓,徐逸然. 船海工程. 2016(04)
[8]错齿内排屑刀具深孔加工中的刀具振动特性对孔圆度形貌的作用机制[J]. 孔令飞,牛晗,侯晓丽,林宏斌,王杰. 兵工学报. 2016(06)
[9]机械系统中粘滑摩擦研究进展[J]. 刘丽兰,刘宏昭,赵会荣,姚美倩. 机械科学与技术. 2016(05)
[10]微量润滑条件下BTA钻杆振动特性分析[J]. 李波,苗鸿宾,沈兴全. 组合机床与自动化加工技术. 2016(01)
博士论文
[1]宏—微观效应BTA深孔钻削机理及表面完整性研究[D]. 张煌.中北大学 2017
[2]SD振子及其摩擦作用下的动力学行为研究[D]. 李志新.哈尔滨工业大学 2016
[3]钻柱粘滑振动非线性特征分析与鲁棒控制研究[D]. 巩全成.西北工业大学 2016
[4]钻柱粘滑振动特性及扭转冲击抑制粘滑机理研究[D]. 汤历平.西南石油大学 2015
[5]小提琴振动机理及声学品质研究[D]. 张承忠.华南理工大学 2014
[6]旋挖钻机钻杆耦合振动分析与减振研究[D]. 徐信芯.长安大学 2014
[7]高速面铣刀模态参数及其对切削性能影响研究[D]. 刘鲁宁.山东大学 2013
[8]超精密切削黑色金属的工艺及机理研究[D]. 李占杰.天津大学 2013
[9]地铁钢轨波磨形成机理研究[D]. 李霞.西南交通大学 2012
[10]基于扩展Stribeck效应的摩擦实验建模及系统动力学研究[D]. 张新刚.上海交通大学 2009
硕士论文
[1]BTA钻杆—工件系统耦合涡动行为及控制方法研究[D]. 王俊彦.中北大学 2017
[2]断层粘滑及近场地震动作用下公路隧道结构力学行为研究[D]. 丁梯.西南交通大学 2017
[3]跨尺度粘滑定位台及其控制系统的设计[D]. 杨飞雨.苏州大学 2017
[4]深井钻柱自激粘滑振动特性研究[D]. 冯程宝.中国石油大学（北京） 2017
[5]干摩擦诱发盘式制动器系统的分岔与混沌研究[D]. 赵文静.合肥工业大学 2017
[6]微量润滑条件下BTA钻杆振动控制研究[D]. 李波.中北大学 2016
[7]BTA 深孔钻杆组件振动特性及减振器的设计研究[D]. 邵振宇.中北大学 2016
[8]盘式制动器结合面的制动稳定性及噪声特性研究[D]. 孙德华.东北大学 2015
[9]BTA深孔钻削力学特性及钻杆稳定性研究[D]. 王慧荣.中北大学 2015
[10]BTA深孔钻削系统中钻杆扭转振动及减振技术研究[D]. 陈艳玲.中北大学 2014
本文编号：2997116
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