机床切削颤振分析及动态切削过程模拟研究

发布时间：2017-05-12 15:20

  本文关键词：机床切削颤振分析及动态切削过程模拟研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：机械加工过程中再生颤振是一种固有的非线性现象,它和切削速度、切削用量、刀具几何角度、刀具磨损等因素有关。以往的机床再生颤振预测模型通过简化摩擦状况和刀具几何参数来建模而忽略了非线性因素,特别是未深入研究对颤振何时发生影响显著地刀具和切屑之间的相互作用。本文提出了一种预测车削颤振的方法,目的是对颤振开始发生的影响因素进行研究。全文通过模拟切屑形成过程并结合机床刀具的动态分析,确定了再生颤振和切屑形成过程两种现象的内在联系。在理论仿真中,使用非线性有限元分析软件Ansys/LS-DYNA,采用网格划分技术,通过仿真切槽刀在各种切屑深度下的加工,揭示了颤振受到切削条件下刀具的几何形状(刀尖圆弧半径、前角、后角)以及工件和刀具接触表面摩擦状况的影响。进一步,基于Matlab/Simulink绘制车床再生颤振稳定域仿真图,采用时域模拟,检查加工力和结构振动产生的信号,并用来确定颤振是否发生。采用DASP大容量数据采集与分析系统,得到机床工艺系统固有振动频率。最后,采用有限元软件对试样工件进行了动特性计算,并对切削实验结果进行了分析。本文研究结果将为高性能数控机床切削颤振分析与控制方法研究提供理论依据。
【关键词】：数控机床 切削颤振 有限单元法 模态分析
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG506
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-8
• 第一章 引言8-17
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 论文研究的意义9
• 1.3 国内外研究概况9-13
• 1.4 颤振稳定域的仿真图13-16
• 1.5 论文的主要研究内容16-17
• 第二章 机床切削颤振种类及形成机理分析17-39
• 2.1 金属切削中的颤振17-20
• 2.2 车削加工颤振模型分析20-24
• 2.3 车床颤振的非线性微分—差分方程24-25
• 2.4 两自由度车削系统25-27
• 2.5 切削过程中的自激振动27
• 2.6 切削过程的动力特性27-29
• 2.7 单自由度系统产生的自激振动的条件29-30
• 2.8 改变主轴转速切削的减振机理30
• 2.9 稳定性方程与稳定性图30-31
• 2.10 切削系统多自由度简化模型31-32
• 2.11 切削宽度在颤振中的分类32-33
• 2.12 四阶龙格-库塔数字仿真方法在颤振分析中的应用33-37
• 2.13 本章小结37-39
• 第三章 机床切削系统仿真研究39-49
• 3.1 仿真研究方法39-40
• 3.2 机床颤振在线监测40
• 3.3 颤振信号的幅域分析理论与仿真40-41
• 3.4 颤振信号的时域分析与仿真41-42
• 3.5 颤振信号的频域分析理论与仿真42-43
• 3.6 切削系统的仿真43-46
• 3.7 变速切削理论与仿真46-48
• 3.8 本章小结48-49
• 第四章 机床主轴及动态切削过程有限元分析与模拟49-67
• 4.1 有限元理论基础49
• 4.2 机床主轴动特性的有限元分析49-55
• 4.3 计算结果分析55-59
• 4.4 基于切屑成型的有限元分析软件Ansys/LS-DYNA仿真模型59-61
• 4.5 ASYS/LS-DYNA切屑非线性有限元分析61-66
• 4.6 本章小结66-67
• 第五章 机床切削试验研究67-83
• 5.1 试验方案设计67-68
• 5.2 试验条件及测试系统搭建68-70
• 5.3 试验结果与分析70-72
• 5.4 试件的参数化建模及有限元分析72-82
• 5.5 本章小结82-83
• 第六章 结论与展望83-84
• 参考文献84-86
• 致谢86-87
• 附录87-97
• 个人简介97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 师汉民;影响机床颤振的几个非线性因素及其数学模型[J];华中工学院学报;1984年06期

2 勾治践，冀清发，于骏一;滞后型颤振信号相位测量的研究[J];吉林工学院学报(自然科学版);1995年04期

3 勾治践,于骏一;变速切削的研究现状[J];吉林工学院学报(自然科学版);1997年04期

4 杨辅伦,于骏一;切削颤振预报控制的研究现状[J];吉林工业大学学报;1992年01期

5 梅志坚,杨叔子,师汉民,昌松;机床颤振的一种新的控制方法[J];江苏工学院学报;1989年01期

6 成志清,金瑞琪;切削颤振研究的历史、现状及其发展动向[J];江苏工学院学报;1992年02期

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9 赵宏伟,王晓军,于骏一;机床再生型切削颤振系统稳定性极限预测[J];西南交通大学学报;2003年05期

10 梅志坚,杨叔子,师汉民,陈日曜;机床非线性颤振的描述函数分析[J];应用力学学报;1991年03期

  本文关键词：机床切削颤振分析及动态切削过程模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：360153