超精密铣削加工表面生成理论与实验研究
发布时间：2022-10-19 17:55
随着制造技术的不断发展进步,超精密加工技术逐渐为人们所熟知,但伴随高精度高质量而来的是加工成本的上升,单个工件加工往往需要耗费大量时间。因此想要短时间内获得尽可能多的经验参数,变得十分困难。另外,由于超精密加工的特殊性,其使用的刀具往往与传统加工刀有很大不同,因此对最终加工表面生成形貌也需要进一步分析与研究。首先,本文通过对单点金刚石球形铣刀运动过程分析,使用刀具切削刃复印原理,建立基于刀具几何结构及其切削过程的表面生成模型,揭示了超精密铣削的基本过程。在此基础上分析探究了生产装配等原因所引起的刀具位置偏离对表面生成的影响,通过对算法的改进,进一步完善了基于铣刀运动过程的表面生成模型。其次,使用主轴多弹簧阻尼系统分析建立主轴的简谐振动模型,刻画了主轴振动对铣削表面生成的影响,得出振动频率只和系统本身的刚度和质量有关的结论。另外,在超精密铣削过程中,由于切削量极其微小,所以材料的弹性恢复也就不能视而不见。最小切屑厚度是考察材料弹性恢复最为重要的一个参数。本文使用ABAQUS有限元仿真软件确定了黄铜材料的最小切屑厚度为0.3倍的刀具刃口半径,而后建立考虑了主轴振动以及材料弹性恢复的表面生成...
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 选题意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 基于铣刀运动学表面生成建模
2.1 表面生成机理
2.1.1 单点金刚石球头单刃铣刀
2.1.2 刀具运动过程
2.1.3 表面生成机理
2.2 表面生成建模及仿真
2.2.1 表面生成建模分析
2.2.2 理想状态下的表面生成建模及仿真
2.2.3 刀具偏心情况下的表面生成建模及仿真
2.2.4 主轴存在倾角情况下的表面生成建模分析
2.2.5 偏心与倾角同时存在情况下的表面生成建模及仿真
2.3 本章小结
第3章 基于主轴动力学及材料弹性性能表面生成建模
3.1 主轴振动对表面生成的影响
3.1.1 空气静压主轴模型
3.1.2 主轴振动的模态分析
3.1.3 刀具位置变化
3.1.4 表面生成仿真
3.2 工件材料弹性恢复对表面生成的影响
3.2.1 刀具切削刃运动轨迹方程
3.2.2 切屑厚度
3.2.3 最小切屑厚度
3.2.4 弹性恢复
3.2.5 对表面生成的影响
3.3 本章小结
第4章 超精密铣削实验及结果分析
4.1 实验准备
4.2 样件加工
4.3 结果分析
4.3.1 加工表面几何形貌分析
4.3.2 加工表面受主轴振动及材料弹性恢复因素影响分析
4.3.3 切削参数对表面质量的影响
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]铣削加工参数对表面粗糙度影响的仿真研究[J]. 刘军库,刘璨,燕波,陈思宇. 机械工程与自动化. 2019(05)
[2]超精密空气静压主轴的模态试验分析[J]. 鄂林仲阳,杜强,尹益辉,阳红,王玉军,魏晓贞. 机床与液压. 2018(09)
[3]静压空气主轴的高效高精加工应用[J]. 单杰,丰坤,张翰乾,赖燕根. 装备制造技术. 2016(05)
[4]我国超精密加工设备的产业化进程[J]. 杨辉. 航空制造技术. 2016(06)
[5]基于图像的木材机械加工表面质量评价研究[J]. 杨铁滨,侯玉婷,刘一星,薛伟. 森林工程. 2015(01)
[6]超精密加工技术成就现代国防[J]. 李圣怡. 国防制造技术. 2009(03)
[7]综论超精密加工技术的发展[J]. 赵健. 机械研究与应用. 2008(05)
[8]台式超精密车床关键部件结构设计[J]. 杨元华,陈时锦,孙西芝,程凯. 机床与液压. 2007(05)
[9]精密加工中表面完整性的综合评价[J]. 王贵成,洪泉,朱云明,裴宏杰. 兵工学报. 2005(06)
[10]高速铣削加工中进给量和进给间隔对表面粗糙度的影响[J]. 杨国艳,赵晓明,许黎明. 上海交通大学学报. 2005(01)
博士论文
[1]基于白光干涉的表面形貌接触和非接触两用测量系统的研究[D]. 郧建平.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]光学零件超精密铣削加工表面形貌预测与仿真[D]. 魏立峰.华中科技大学 2008
[2]高速数控加工表面形貌仿真研究[D]. 方文勇.山东大学 2007
[3]铣削加工表面形貌及端铣加工变形仿真研究[D]. 高彤.西北工业大学 2004
本文编号：3693839
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 选题意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 基于铣刀运动学表面生成建模
2.1 表面生成机理
2.1.1 单点金刚石球头单刃铣刀
2.1.2 刀具运动过程
2.1.3 表面生成机理
2.2 表面生成建模及仿真
2.2.1 表面生成建模分析
2.2.2 理想状态下的表面生成建模及仿真
2.2.3 刀具偏心情况下的表面生成建模及仿真
2.2.4 主轴存在倾角情况下的表面生成建模分析
2.2.5 偏心与倾角同时存在情况下的表面生成建模及仿真
2.3 本章小结
第3章 基于主轴动力学及材料弹性性能表面生成建模
3.1 主轴振动对表面生成的影响
3.1.1 空气静压主轴模型
3.1.2 主轴振动的模态分析
3.1.3 刀具位置变化
3.1.4 表面生成仿真
3.2 工件材料弹性恢复对表面生成的影响
3.2.1 刀具切削刃运动轨迹方程
3.2.2 切屑厚度
3.2.3 最小切屑厚度
3.2.4 弹性恢复
3.2.5 对表面生成的影响
3.3 本章小结
第4章 超精密铣削实验及结果分析
4.1 实验准备
4.2 样件加工
4.3 结果分析
4.3.1 加工表面几何形貌分析
4.3.2 加工表面受主轴振动及材料弹性恢复因素影响分析
4.3.3 切削参数对表面质量的影响
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]铣削加工参数对表面粗糙度影响的仿真研究[J]. 刘军库,刘璨,燕波,陈思宇. 机械工程与自动化. 2019(05)
[2]超精密空气静压主轴的模态试验分析[J]. 鄂林仲阳,杜强,尹益辉,阳红,王玉军,魏晓贞. 机床与液压. 2018(09)
[3]静压空气主轴的高效高精加工应用[J]. 单杰,丰坤,张翰乾,赖燕根. 装备制造技术. 2016(05)
[4]我国超精密加工设备的产业化进程[J]. 杨辉. 航空制造技术. 2016(06)
[5]基于图像的木材机械加工表面质量评价研究[J]. 杨铁滨,侯玉婷,刘一星,薛伟. 森林工程. 2015(01)
[6]超精密加工技术成就现代国防[J]. 李圣怡. 国防制造技术. 2009(03)
[7]综论超精密加工技术的发展[J]. 赵健. 机械研究与应用. 2008(05)
[8]台式超精密车床关键部件结构设计[J]. 杨元华,陈时锦,孙西芝,程凯. 机床与液压. 2007(05)
[9]精密加工中表面完整性的综合评价[J]. 王贵成,洪泉,朱云明,裴宏杰. 兵工学报. 2005(06)
[10]高速铣削加工中进给量和进给间隔对表面粗糙度的影响[J]. 杨国艳,赵晓明,许黎明. 上海交通大学学报. 2005(01)
博士论文
[1]基于白光干涉的表面形貌接触和非接触两用测量系统的研究[D]. 郧建平.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]光学零件超精密铣削加工表面形貌预测与仿真[D]. 魏立峰.华中科技大学 2008
[2]高速数控加工表面形貌仿真研究[D]. 方文勇.山东大学 2007
[3]铣削加工表面形貌及端铣加工变形仿真研究[D]. 高彤.西北工业大学 2004
本文编号：3693839
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