数控成形磨齿机磨削振动特性研究

发布时间：2017-08-16 16:37

  本文关键词：数控成形磨齿机磨削振动特性研究

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【摘要】：磨削加工就是将毛坯变成具有一定尺寸、形状、位置精度及表面质量性能的工件的过程,其过程及其复杂;数控成形磨齿机磨削加工过程会伴随有振动、噪声、磨削温度、磨削烧伤等现象,若磨削过程中激振力的频率与磨床的某一固有频率接近或成倍数关系,将会导致共振或高阶模态振动的发生。磨削过程中砂轮轴转动不平衡使齿轮表面出现振纹,导致再生效应的发生,而再生效应又是引起自激振动的主要原因,自激振动使磨削过程不稳定,所以振动是影响磨床加工齿轮精度的一个主要因素之一。本文首先论述了成形磨齿机和振动理论的研究进展,在考虑主要因素忽略次要因素的基础上,建立了工件-砂轮磨削过程的数学模型并分析了磨削力在不同工艺参数下的变化趋势,然后第一把多尺度法运用到数学模型上,得到主共振、超谐波共振和亚谐波共振幅频特性曲线方程,为研究外激励频率和系统固有频率的关系提供了理论依据;第二把相平面法运用到数学模型上,用MATLAB仿真出不同角频率下的相图和庞加莱截面图,得到角频率在29Hz到70Hz区间为非线性振动系统的共振区,会造成磨削系统不稳定;最后搭建振动测试平台和电压测试平台,通过分析这些采集的试验数据,不但验证了磨削力在不同磨削工艺参数下变化趋势的正确性,而且得到磨削工艺参数、磨削力和振动之间的关系,为优化数控成形磨齿机磨削齿轮提供了一定的理论基础。对振动测试平台数据分析得出以下结论:磨床在非磨削状态下振源主要是由主轴旋转产生;磨削状态下,砂轮线速度是影响磨削过程主要的磨削工艺参数;对于不同的磨削工艺参数,都对X轴造成的影响最大,Y轴次之,Z轴最小。对电压测试平台数据进行分析得出以下结论:当砂轮线速度不断变大时,磨削力变小,产生了自激振动;当工件进给速度变大时,磨削力不变,不会产生自激振动,是由于进给量不足造成;当磨削深度变大时,磨削力变大,但不会产生自激振动,是由于磨削过程发生了低速稳定性效应。通过对以上数据的分析验证了理论推导磨削力变化趋势的正确性,为实际操作中提高磨床加工齿轮精度提供了一定的理论依据。
【关键词】：磨削振动 MATLAB仿真 激振力 磨削工艺参数 角频率
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG596
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 选题依据及研究意义8
• 1.2 成形磨齿机国内外研究现状8-9
• 1.3 振动理论国内外研究现状9-11
• 1.3.1 非线性振动的研究现状9-10
• 1.3.2 颤振机理的研究现状10-11
• 1.4 本文的结构框架11-12
• 1.5 本文的主要内容12-14
• 第2章 磨削振动分析14-30
• 2.1 磨削加工14-20
• 2.1.1 磨削机理14
• 2.1.2 成形磨齿原理14-15
• 2.1.3 磨削力15-20
• 2.2 磨削振动20-29
• 2.2.1 振动的分类20-25
• 2.2.2 非线性振动分析25-26
• 2.2.3 相平面法26-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第3章 数控成形磨齿机磨削振动研究30-45
• 3.1 成形磨齿机简介30-31
• 3.2 磨齿机振动系统模型的建立31-36
• 3.2.1 建模过程31-33
• 3.2.2 力学模型的建立33
• 3.2.3 数学模型的建立33-36
• 3.3 磨齿机振动系统定量分析36-40
• 3.4 磨齿机振动系统定性分析40-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 数控成形磨齿机振动试验45-57
• 4.1 试验目的45-53
• 4.1.1 采集信号的选择46-47
• 4.1.2 试验设备47-48
• 4.1.3 砂轮修整48-49
• 4.1.4 基于模态试验的磨床砂轮架动态特性测试49-51
• 4.1.5 试验方案与试验参数设计51
• 4.1.6 振动测试平台与电压测试平台51-53
• 4.2 试验数据53-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第5章 试验数据分析57-71
• 5.1 非加工状态振动数据分析57-59
• 5.2 加工状态振动数据频域分析59-64
• 5.2.1 不同砂轮线速度下振动数据分析60-61
• 5.2.2 不同工件进给速度下振动数据分析61-63
• 5.2.3 不同磨削深度下振动数据分析63-64
• 5.3 加工状态下磨削力数据分析64-69
• 5.3.1 不同砂轮线速度下磨削力分析65-66
• 5.3.2 不同工件进给速度下磨削力分析66-67
• 5.3.3 不同磨削深度下磨削力分析67-69
• 5.4 试验结论69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 第6章 结论71-73
• 6.1 结论71
• 6.2 展望71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 攻读学位期间的研究成果78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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1 陈建华;大型数控磨床磨削颤振在线监测方法研究[D];浙江理工大学;2013年

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本文编号：684377