高速铣削钛合金结构件振动与铣刀磨损的关联特性

发布时间：2020-05-29 15:55

【摘要】：大型钛合金结构件是构成飞机机体骨架和气动外形的主要零部件,其加工效率和加工质量受刀具磨损影响严重,高速铣削钛合金结构件过程中,工件振动与铣刀磨损相互作用,导致磨损差异性问题,严重制约了高速铣削钛合金结构件刀具的使用寿命,成为高速铣削钛合金结构件加工过程中亟待解决关键问题。本文针对以上问题,首先进行钛合金结构件和铣刀有限元模态分析,获取钛合金结构件与铣刀的固有频率和模态振型;建立高速铣削钛合金结构件过程中的铣刀离心力模型和瞬态铣削力模型,构建动态铣削激励下的刀工接触关系,为研究高速铣削钛合金中工件振动和磨损特性提供依据。提出钛合金结构件铣削振动测试方案,进行高速铣削钛合金结构件铣刀振动测试实验,提取高速铣削钛合金结构件振动的特征参数,分析振动加速度有效值、峭度、主频等特征参数随切削行程的演变规律。能够对钛合金结构件铣削系统振动特性进行识别,为振动和磨损的关联特性分析提供基础。利用实验获取的后刀面磨损状态图,对铣刀前、后刀面及底角区域的磨损形貌进行观测,分别分析并阐明铣刀扩散磨损、氧化磨损、粘接磨损和磨料磨损机理。采用等间距磨损宽度测量方法,提取并分析铣刀主切削刃和底刃后刀面磨损特征,研究铣刀后刀面磨损的差异性;利用二元高次多项式构建随铣削行程和位置变化的后刀面磨损宽度分布函数,揭示后刀面磨损宽度最大值及其位置随铣削行程的演变规律,为研究工件振动与磨损的关联特性提供基础。基于以上研究,采用灰色关联分析的方法,以铣刀主切削刃和底刃后刀面磨损宽度特征参数构建参考序列,以钛合金铣削振动的时域和频域信号特征参数建立比较序列,研究参考序列与比较序列的相似性,揭示高速铣削钛合金结构件加工过程中,钛合金结构件振动能量和冲击与铣刀各刀齿的主切削刃、底刃处后刀面磨损宽度之间的关联特性,最终阐明钛合金结构件铣削振动对铣刀磨损的影响机制。
【图文】：

钛合金,在航

第1章绪论1.1 课题研究的背景与意义钛合金具有密度相对较小、高比强度、低温性能好、耐腐蚀能力强和导热系数小等诸多优点[1-3]，是建造飞机发动机和机体外形的重要材料，能够有效地提高发动机推重比和机体结构效率，有利于缓解热障现象[4,5]，如图 1-1 所示。因此，钛合金在航空航天领域得到了广泛的应用，被誉为是一种能够使人类走向空间时代的战略性金属材料[6-8]。然而，钛合金也具有变形系数小、弹性模量低等特点，是一种难加工材料，其固有的难加工属性造成的刀具磨损与加工效率难以得到平衡，制约着高速铣削钛合金加工技术的发展。通常认为，钛合金切削速度高于 60m/min 即为高速切削[9]。

形貌,刀具磨损,方法,铣削加工

中振动参数的测试和提取方法为动提供了思路和基础。测方法测方法主要是为了能够精确、及量与铣削加工参数、铣削加工时。法主要分为直接检测法和间接检刀具磨损形貌和磨损量进行检测扫描电镜等[33,34]，由于场地限制陈志同等采用便携式刀具磨损宽度数据，同时该仪器拍摄性能磨损状况[35]。于化东、张留新等acet模型，提取刀具亚像素边缘，，刀尖圆弧和未磨损的边界，最终
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG54

【参考文献】