薄壁多框结构件高效铣削稳定性研究

  本文关键词：薄壁多框结构件高效铣削稳定性研究，由笔耕文化传播整理发布。

《南京理工大学》 2009年

薄壁多框结构件高效铣削稳定性研究

宋宜德  

【摘要】： 整体薄壁框体结构件具有重量轻、强度高、动力性能好等一系列优点,广泛应用于航空、电子、模具等工业领域。由于其具有薄壁、变厚度、曲面曲线结构多、加工余量大等特点,加工过程容易发生颤振,加工质量很难保证,加工效率难以提高。研究整体薄壁框体结构件切削加工颤振问题与稳定性问题具有重要意义。本文对薄壁多框结构件铣削加工颤振机理及其稳定性机理进行了深入的分析,推导了铣削加工三维颤振稳定性模型,建立了动态分析有限元模型,进行了大量有限元模拟运算并与试验结果进行了对比,最后进行了稳定性仿真分析,得出了系列重要结论。本文具体研究内容如下: 1.建立了薄壁件铣削加工动态力学模型。分别针对薄壁侧壁和腹板建立了动态力学模型,重点建立了螺旋立铣刀(包括平刀和R刀)和牛鼻铣刀铣削加工薄壁腹板的动态力学模型,并进行了试验验证。在铣削力动态模型的基础上,建立了考虑机床-刀具-工件系统动态特性的薄壁件铣削加工系统动力学模型,为更精确地预测铣削力及分析加工振动及其稳定性奠定了基础。 2.对薄壁件铣削加工动态特性进行了深入研究。在前面建立的薄壁件铣削加工系统动力学模型的基础上建立了薄壁件切削加工动态特性有限元分析模型,提出了一种简化加载的薄壁件动态特性分析模型,以简化模型为基础进行了不同切削条件下切削过程中节点振动位移时域模拟,对模拟结果进行了评价,为制定正确的薄壁件切削加工工艺、开展更为复杂的动态分析奠定了基础。 3.对薄壁多框结构件进行了模态分析。按照加工顺序分别对不同的加工阶段进行了模态分析,得到了工件在不同加工阶段的模态参数,为后面稳定性分析提供了依据。 4.对切削加工颤振理论进行了研究。分析了颤振产生的原理以及颤振的基本特征,并在此基础上给出了稳定性的定义和高速铣削稳定性判据。 5.对高速铣削薄壁件的稳定性理论进行了研究。基于已建立的考虑再生颤振的牛鼻铣刀铣削力模型,系统地研究了高速铣削的切削稳定性问题,给出了高速铣削稳定性判据和轴向极限切深的解析解和时域解法,由稳定性极值解析解绘出稳定性图,并基于稳定性图分析了工件动态特性以及机床动态特性对切削稳定性的影响规律。 本文的研究工作对实现薄壁框体结构件无颤振高效铣削具有重要指导意义。

【关键词】：
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG54
【目录】：

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