深孔钻削刀具振动抑制的优化控制方法

发布时间：2021-01-19 08:44

　　精密高效、成本低廉的深孔钻削技术是当今航空航天、新能源装备制造和高新技术产业对深孔零件加工提出的迫切需要。但到目前为止,这类零件的制造方法仍以传统深孔钻削加工为主,孔质量的可控性较差。深孔钻削质量的调控本质上是一个“动态”问题,它与影响钻削过程中刀具系统振动特性的各种干扰因素密切相关。尽管人们采用了稳定域法、被动控制及主动控制等多种方法来减少加工过程中的有害振动,但至今尚未获得令人满意的解决方案。因此,如何精准、低成本地控制刀具的动态行为,进而形成预定加工品质的深孔制件就成为了深孔钻削研究的热点问题。由于深孔加工品质与刀具振动模态密切相关,本文建立了一种基于独立模态空间特征的深孔钻削刀具振动抑制算法。通过对深孔钻削刀具系统动力学方程进行模态解耦和截断,将刀具在物理空间的振动特征转入到模态空间,并将模态滤波器估计出的模态位移和模态速度信息引入到反馈增益矩阵,搭建起对深孔钻削刀具有害振动模态的实时“精确打击”架构,从而避免了传统物理空间所需控制参量多且相互耦合的缺陷。为了改善模态控制过程中的可观性与可控性,提出了一种基于刀具系统模态特征的传感器/阻尼器位置优化算法。该算法将有效独立法（EF... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 深孔加工的发展及特点
    1.3 研究现状
        1.3.1 深孔钻削刀具振动的被动式控制
        1.3.2 深孔钻削刀具振动的主动式控制
    1.4 主要研究内容
2 深孔钻削刀具系统的动力学建模
    2.1 Euler-Bernoulli梁单元模型
        2.1.1 Bernoulli-Euler梁单元的坐标和位移函数
        2.1.2 Bernoulli-Euler梁单元的刚度矩阵和质量矩阵
    2.2 深孔钻削刀具系统理论建模
    2.3 模态坐标的转换和解耦
    2.4深孔钻削刀具系统的模态实验
        2.4.1 模态实验的原理
        2.4.2 模态实验测试系统的组成
        2.4.3 有限元模型的修正
    2.5 本章小结
3 传感器/阻尼器的位置优化算法
    3.1 传感器/阻尼器的位置优化准则
    3.2 传感器的位置优化
    3.3 阻尼器的位置优化
    3.4 位置优化结果的讨论
    3.5 本章小结
4 深孔钻削刀具系统的独立模态控制框架
    4.1 独立模态空间控制的原理
    4.2 溢出效应的分析
    4.3 基于独立模态的最优控制
    4.4 模态坐标的提取
        4.4.1 模态滤波器原理
        4.4.2 模态分离的数值仿真
    4.5 独立模态控制的数值仿真
    4.6 本章小结
5 深孔钻削模态控制的实验研究
    5.1 实验设备
    5.2 静态时的模态控制实验
    5.3 动态钻削时的模态控制实验
        5.3.1 振动信号的对比与分析
        5.3.2 圆度误差的对比与分析
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间研究成果



本文编号：2986695