薄壁框类零件高速铣削稳定域分析及铣削工艺参数优化

发布时间：2017-08-23 19:39

  本文关键词：薄壁框类零件高速铣削稳定域分析及铣削工艺参数优化

  更多相关文章： 高速铣削 薄壁件 颤振 稳定域lobe图 参数优化

【摘要】：在铣削薄壁框类零件的过程中刀具和工件之间易产生颤振,严重降低表面加工质量与切削效率。已有的薄壁件高速铣削稳定域及铣削工艺参数优化的研究,忽略刀具螺旋角和工件模态时变性对稳定域的影响,导致使用优化后的铣削参数进行加工依然发生颤振或无法实现材料去除率最大化的目标。本文建立了包含螺旋角参数的薄壁框类零件高速铣削稳定域预测模型,并在考虑工件模态参数变化的基础上完成了铣削参数优化的工作。针对忽略圆柱铣刀螺旋角导致稳定域预测不准确的问题,建立了考虑刀具螺旋角对刀具-工件接触状态影响的薄壁件高速铣削动力学模型。为解析所建立的动力学模型以获得稳定域,本文基于平均铣削力模型采用回归分析的方法计算铣削力系数,并通过模态实验得到工件模态参数。为研究系统参数的变化对稳定域的影响的规律,采用控制变量法研究径向铣削深度、工件固有频率、模态质量、阻尼比和前两阶模态等参数变化时lobe图的变动趋势。结果表明:径向铣削深度、工件固有频率、模态质量和阻尼比的变化均会导致颤振稳定域的偏移,由一、二阶模态参数计算得到的稳定域之间有部分区域重叠。由此得出:系统参数的变化对稳定域的影响不可忽略。而铣削过程中工件模态参数随材料的去除不断变化。为得到不同加工阶段的铣削稳定域,以实验数据为基础,结合Ansys软件分析了以不同壁厚为标准划分的各个加工阶段下的工件的模态参数,并获得了各阶段的稳定域。最终将材料去除率作为优化目标,以稳定域和机床许用切削功率、切削扭矩、主轴转速和避免共振带转速为约束条件进行切削参数优化。
【关键词】：高速铣削 薄壁件 颤振 稳定域lobe图 参数优化
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG54
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 铣削加工稳定性研究现状11-15
• 1.2.1 铣削加工动力学模型的研究12-14
• 1.2.2 铣削加工稳定域影响因素的研究14-15
• 1.3 铣削加工参数优化研究现状15-16
• 1.4 课题主要研究内容16-18
• 1.4.1 课题提出16
• 1.4.2 课题研究内容16-18
• 第2章 薄壁件铣削加工过程动力学建模18-29
• 2.1 引言18
• 2.2 动态切削力模型18-24
• 2.2.1 圆柱形铣刀螺旋刃受力分析18
• 2.2.2 瞬态切削厚度模型18-19
• 2.2.3 基于螺旋角的微元铣削力建模19-21
• 2.2.4 基于螺旋角的瞬时整体铣削力模型21-24
• 2.3 铣削加工动力学模型24-28
• 2.3.1 再生型颤振机理分析25-26
• 2.3.2 铣削加工再生型颤振解析模型26
• 2.3.3 考虑铣刀螺旋角的薄壁件铣削动力学模型26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 铣削力系数及工件模态参数辨识29-44
• 3.1 引言29
• 3.2 铣削力系数辨识实验29-39
• 3.2.1 铣削力系数辨识模型29-30
• 3.2.2 平均铣削力模型30-32
• 3.2.3 铣削力系数辨识实验32-37
• 3.2.4 铣削力系数计算及铣削力仿真37-39
• 3.3 模态参数辨识实验39-43
• 3.3.1 实验工件及设备39-41
• 3.3.2 实验结果41-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 系统参数对稳定域影响的研究44-53
• 4.1 引言44
• 4.2 铣削稳定性数值计算44-49
• 4.2.1 时滞微分方程的半离散解析法44-47
• 4.2.2 稳定域数值分析47-49
• 4.3 系统参数对稳定域的影响49-52
• 4.3.1 径向铣削深度对稳定域的影响49-50
• 4.3.2 工件模态参数对稳定域的影响50-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 铝合金框类薄壁件铣削工艺参数优化53-61
• 5.1 引言53
• 5.2 工件不同加工阶段的稳定域分析53-57
• 5.2.1 有限元模态分析53-56
• 5.2.2 不同加工阶段的稳定域分析56-57
• 5.3 铣削参数优化57-60
• 5.3.1 优化模型57-59
• 5.3.2 基于稳定切削的铣削参数优化59-60
• 5.4 本章小结60-61
• 结论61-63
• 参考文献63-68
• 攻读硕士学位期间承担的科研项目与主要成果68-69
• 致谢69

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本文编号：726917