面向数控机床加工位置不确定的铣削稳定性优化研究

发布时间：2022-07-08 11:01

　　高速铣削加工作为先进制造技术的基础共性技术之一,被广泛应用于航空、航天、能源、轨道交通以及金属铣削加工等行业,具有广阔的应用前景。铣削加工过程中,在远低于额定功率下出现的剧烈振动（铣削颤振）,降低零件加工质量和加工效率,严重影响刀具和数控机床使用寿命,导致高档数控机床无法发挥主要优势。因此,围绕铣削过程中由再生型颤振引起的铣削稳定性问题一直是当前研究的热点,具有很高的工程应用价值。然而,传统的铣削稳定性研究尚未考虑数控机床零件加工位置和进给方向变化对刀具端点频率响应函数的影响,导致预测的铣削稳定性叶瓣图和无颤振铣削工艺参数具有不确定性。针对该问题,本文以加工工艺系统为研究对象,对铣削过程动力学建模和铣削稳定性预测以及铣削参数优化进行了研究,主要研究内容如下:首先,对铣削过程动力学建模和铣削稳定性预测方法进行研究。建立了考虑瞬态铣削厚度的动力学模型,并在传统铣削稳定性预测原理基础上引入进给方向的影响,提出考虑进给方向的铣削稳定性叶瓣图绘制方法。通过该方法可以准确得到铣削稳定性叶瓣图,为工艺参数的优化选取提供理论依据。然后,对铣削过程中机床零件加工位置、进给方向和铣削参数对铣削稳定性的影响... 

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景与意义
    1.2 铣削稳定性研究现状
        1.2.1 铣削稳定性预测方法研究现状
        1.2.2 基于机床结构动力学的铣削稳定性研究现状
    1.3 铣削参数优化研究现状
    1.4 论文的主要研究内容
第2章 铣削颤振稳定性理论分析与仿真研究
    2.1 再生型颤振理论分析
        2.1.1 铣削过程静态铣削力模型
        2.1.2 铣削过程动态铣削力模型
    2.2 铣削稳定性理论分析
        2.2.1 铣削稳定性理论计算方法
        2.2.2 铣削颤振稳定性预测方法
    2.3 本章小结
第3章 基于正交实验的广义加工空间机床铣削稳定性研究
    3.1 数控机床整机动力学特性研究
        3.1.1 机床锤击模态实验
        3.1.2 模态分析理论
    3.2 广义加工空间铣削稳定性影响因素研究
        3.2.1 机床加工位置对铣削稳定性的影响研究
        3.2.2 进给方向对铣削稳定性的影响研究
        3.2.3 铣削参数对铣削稳定性的影响研究
    3.3 广义加工空间机床铣削稳定性预测
        3.3.1 基于正交实验设计的铣削稳定性预测
        3.3.2 正交实验结果分析
    3.4 本章小结
第4章 基于支持向量回归机的铣削稳定性预测
    4.1 支持向量回归机简介
        4.1.1 支持向量机回归算法
        4.1.2 支持向量回归机模型参数选取
    4.2 铣削稳定性支持向量回归机预测模型
        4.2.1 样本信息获取过程
        4.2.2 SVR模型参数选择
        4.2.3 仿真预测与结果分析
    4.3 铣削稳定性铣削实验验证研究
    4.4 广义加工空间铣削稳定性动态演化规律研究
    4.5 本章小结
第5章 基于遗传算法的铣削稳定性优化
    5.1 铣削参数优化研究
        5.1.1 优化变量
        5.1.2 目标函数
        5.1.3 约束条件
    5.2 基于遗传算法的铣削参数优化研究
        5.2.1 遗传算法基本原理
        5.2.2 遗传算法基本步骤
        5.2.3 铣削加工优化过程
    5.3 铣削参数优化实例分析
        5.3.1 铣削参数优化仿真分析
        5.3.2 铣削参数实验验证
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]面向数控机床运行状态的切削稳定性预测研究[J]. 邓聪颖,苗建国,殷国富,王玲,冯义,赵洋.  工程科学与技术. 2019(03)
[2]基于模态预测及敏度分析的机床动特性设计方法[J]. 李天箭,吴晨帆,沈磊,孔祥志,丁晓红.  机械工程学报. 2019(07)
[3]大国工匠的培养与职业教育的责任担当研究与实践[J]. 赵新亚.  教育现代化. 2019(15)
[4]基于模态柔度和能量分布的机床动态优化设计[J]. 廖永宜,廖伯瑜.  机械工程学报. 2018(23)
[5]基于ADEGWO-SVM的机载燃油泵寿命预测研究[J]. 焦晓璇,景博,李娟,孙萌,王赟.  仪器仪表学报. 2018(08)
[6]架构约束条件下产品模块识别的可视化方法[J]. 卫军朝,张国渊,闫秀天.  计算机辅助设计与图形学学报. 2018(05)
[7]基于铣削动力学的刀具强迫振动抑制研究[J]. 张洁,刘成颖,郑烽,尹腾飞.  机械工程学报. 2018(17)
[8]面向能耗的多刀具孔加工刀具直径及工艺参数集成优化模型[J]. 陈行政,李聪波,吴磊,万腾,杨青山.  机械工程学报. 2018(15)
[9]基于动态切削过程仿真的外圆车削稳定性判定[J]. 仇健.  机械工程学报. 2019(03)
[10]基于接触区域的球头铣刀颤振稳定域预报方法研究[J]. 代月帮,魏兆成,李宏坤,张孟哲.  机械工程学报. 2019(01)

硕士论文
[1]基于优化支持向量回归机的充电站负荷预测研究[D]. 康晓凡.西安科技大学 2019
[2]复杂曲面模具铣削稳定性分析及工艺参数优化[D]. 崔健.哈尔滨理工大学 2019
[3]运行状态下的数控机床结构动力学主导特性研究[D]. 潘亚兵.华中科技大学 2016
[4]高速铣削加工稳定性与切削参数优化研究[D]. 陈展翼.南京理工大学 2013



本文编号：3656906