薄壁件铣削稳定性与动态加工误差研究

发布时间：2017-09-10 03:46

  本文关键词：薄壁件铣削稳定性与动态加工误差研究

  更多相关文章： 薄壁件 铣削颤振 三维稳定性图 动态加工误差

【摘要】：薄壁件高效高精加工长期以来是国内外先进制造领域的工艺难题。主要是由于薄壁件加工工艺性差,加工过程中极易产生振动,造成零件加工质量不达标,大大增加了加工成本。因此,只有有效地避免加工过程中的剧烈振动,才能实现薄壁件高效高精加工。本文主要以典型铝合金薄壁件为研究对象,对薄壁件侧铣加工过程中的动力学展开研究,主要内容如下:1.阐述了再生颤振的形成机理,建立了薄壁件铣削动力学模型和动力学方程,通过对动力学方程的稳定性进行分析和求解,得到了铣削稳定性解析表达式,分析了加工参数对铣削稳定性的影响。2.采用模态实验建立了铣削系统动态特性随铣削位置变化的关系,建立了薄壁件铣削三维稳定性图并实验验证了稳定性图的适用性,对加工表面形貌进行测量分析了颤振产生时对表面形貌的影响,铣削三维稳定性图为薄壁件铣削参数的合理选择,实现稳定性铣削和提高加工效率提供了理论依据。3.建立了薄壁件铣削加工过程中动态加工误差的频域解析表达式,仿真得到了表面位置误差图,分析了铣削参数对表面位置误差的影响,采用三坐标测量机测量了不同转速下的表面位置误差,验证了表面位置误差理论建模的正确性,为铣削加工参数优化提供了理论依据;采用铣削刀齿摆线轨迹的切削厚度模型,建立了精确的铣削力模型,得到了时域的切削力和位移,求解得到相应的动态误差,包括表面位置误差和铣削残留高度,利用庞卡莱图分析了稳定铣削和发生颤振的特征。4.建立了以加工稳定性和加工动态误差为约束条件,材料去除率为研究目标的铣削参数选择模型;确立了径向切深、轴向切深和主轴转速之间的关系,得到了材料去除率的等高线图,得到了材料去除率最大时相应的主轴转速和径向切深,进一步以加工精度对位置误差的约束,对稳定性最大主轴转速附近的区域进行加工参数的合理选择。
【关键词】：薄壁件 铣削颤振 三维稳定性图 动态加工误差
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG54
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题研究的背景和意义9-10
• 1.2 薄壁件加工国内外研究现状10-18
• 1.2.1 薄壁件铣削动力学建模研究现状11-14
• 1.2.2 加工过程动态特性求解研究现状14-17
• 1.2.3 铣削加工参数优化17-18
• 1.3 主要研究内容18-19
• 第2章 薄壁件铣削稳定性建模19-35
• 2.1 再生颤振产生的机理19-20
• 2.2 铣削动力学建模20-26
• 2.2.1 铣削力模型20-24
• 2.2.2 模态分析与参数辨识24-26
• 2.3 稳定性求解26-30
• 2.4 稳定性影响因素分析30-34
• 2.4.1 铣刀刀齿数对铣削稳定性的影响30-31
• 2.4.2 径向侵入比对铣削稳定性的影响31-32
• 2.4.3 加工系统模态参数对铣削稳定性的影响32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 薄壁件铣削三维稳定性分析35-47
• 3.1 薄壁件铣削动力学特性研究35-38
• 3.1.1 薄壁件铣削动态特性分析35-36
• 3.1.2 薄壁件铣削动态特性测试36-38
• 3.2 薄壁件铣削三维稳定性图38-41
• 3.3 三维稳定性图适用性验证41-45
• 3.3.1 切削力系数辨识实验41-42
• 3.3.2 三维稳定性图验证实验设计42-43
• 3.3.3 实验结果分析43-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第4章 薄壁件动态加工误差研究47-65
• 4.1 表面位置误差分析47-53
• 4.1.1 表面误差分析理论基础47-52
• 4.1.2 表面位置误差的三坐标测量52-53
• 4.2 表面位置误差影响因素分析53-56
• 4.2.1 铣削方式对表面位置误差的影响54
• 4.2.2 每齿进给量对表面位置误差的影响54-55
• 4.2.3 径向侵入比对表面位置误差的影响55-56
• 4.3 动态加工误差的时域分析56-63
• 4.3.1 时域分析方法56-58
• 4.3.2 动态加工误差时域求解58-61
• 4.3.3 铣削稳定性时域分析61-63
• 4.4 本章小结63-65
• 第5章 薄壁件铣削加工参数选择65-73
• 5.1 稳定性和表面位置误差的综合图65-66
• 5.2 铣削加工参数优化建模66-67
• 5.3 铣削加工参数选择67-71
• 5.3.1 以稳定加工为约束的材料去除率67-69
• 5.3.2 以加工精度为约束的材料去除率69-71
• 5.4 本章小结71-73
• 第6章 总结与展望73-75
• 6.1 论文主要研究成果73-74
• 6.2 研究工作展望74-75
• 参考文献75-81
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单81-83
• 致谢83

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1 陈W，

本文编号：824553