高速HSK热装工具系统结合部的参数辨识理论及切削稳定性研究
发布时间：2021-04-05 02:06
高速加工工具系统是高档数控机床的重要功能部件之一,其性能直接影响机床的加工质量和生产效率。HSK热装刀柄及工具系统是高速加工工具系统的主要形式之一,由于其具有传动链短、刚度高、连接性能可靠等特点,在高速切削加工中得到了广泛应用。因此,开展高速HSK热装工具系统的结合部动态特性及切削稳定性研究,对提高高档数控机床的加工质量和生产效率具有重要的理论意义和实用价值。本论文采用理论分析、数值模拟和实验方法,致力于研究HSK热装工具系统的结合部参数辨识理论和切削稳定性。其目的在于构建基于结合部的HSK主轴-热装刀柄-刀具系统的动力学模型,揭示HSK热装工具系统动态特性规律；准确辨识HSK主轴-刀柄和热装刀刀柄-刀具结合部参数,采用耦合响应理论,预测HSK热装工具系统刀尖点频响函数,探究各结合部对HSK热装工具系统动态特性的影响规律；建立HSK热装工具系统的铣削动力学模型,基于颤振解析理论,计算HSK热装工具系统刀尖稳定性叶瓣图,并进行HSK热装工具系统的铣削力实验,探究HSK热装工具系统切削稳定性规律。主要研究工作有：1、建立H[SK主轴-热装刀柄-刀具系统的动力学模型根据HSK热装工具系统的结...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
本章摘要
1.1 课题研究背景
1.2 高速主轴-刀柄结合部和高速刀柄-刀具结合部特性的研究进展
1.2.1 高速主轴-刀柄结合部
1.2.2 高速刀柄-刀具结合部
1.2.3 HSK热装工具系统
1.3 国内外有关高速加工工具系统结合部特性的研究进展
1.4 高速加工工具系统结合部特性研究尚待解决的主要问题
1.5 本文的主要研究内容及意义
1.5.1 课题来源
1.5.2 主要研究内容及意义
1.6 本章小结
第二章 HSK主轴-热装刀柄-刀具系统动力学模型及耦合响应理论基础
本章摘要
2.1 HSK主轴-热装刀柄-刀具系统动力学模型
2.2 耦合响应理论基础
2.2.1 部件的耦合响应
2.2.2 部件段的耦合
2.2.3 轴承-主轴结合部的耦合响应
2.2.4 结合部的多点耦合响应
2.2.5 HSK热装工具系统的耦合响应
2.3 本章小结
第三章 HSK主轴-刀柄结合部的参数辨识
本章搞要
3.1 基于有限元法的HSK主轴-刀柄结合部参数辨识
3.1.1 有限元法辨识结合部参数的基本流程
3.1.2 HSK主轴-刀柄结合部的有限元模型
3.1.3 基于有限元法的参数辨识
3.1.4 HSK主轴-刀柄结合部的主要影响因素分析
3.2 基于有限元差分法的HSK主轴-刀柄结合部参数辨识
3.2.1 HSK主轴-刀柄结合部的参数辨识
3.2.2 基于耦合响应法的刀柄频响矩阵
3.2.3 基于有限差分法的频响矩阵
3.3 HSK主轴-刀柄结合部参数的实验验证
3.3.1 基于FEA和FDM辨识的结合部参数验证
3.3.2 HSK主轴-刀柄结合部参数的验证
3.4 本章小结
第四章 热装刀柄-刀具结合部的参数辨识
本章摘要
4.1 基于有限元法的热装刀柄-刀具结合部参数辨识
4.1.1 热装刀柄-刀具结合部的有限元模型
4.1.2 基于有限元法的结合部参数辨识
4.1.3 热装刀柄-刀具结合部的主要影响因素分析
4.2 基于有限差分法的热装刀柄-刀具结合部参数辨识
4.2.1 基于有限差分法辨识结合部参数
4.2.2 基于耦合响应法的刀具频响矩阵
4.2.3 基于有限差分法的测量频响矩阵
4.3 HSK热装刀柄-刀具结合部参数的实验验证
4.3.1 基于FEA和FDM辨识的结合部参数验证
4.3.2 热装刀柄-刀具结合部参数的验证
4.4 本章小结
第五章 HSK热装工具系统的动态特性分析
本章摘要
5.1 HSK热装工具系统的动力学模型
5.2 HSK热装工具系统动态特性分析
5.2.1 HSK热装工具系统的动态特性
5.2.2 实验验证
5.3 结合部对HSK热装工具系统动态特性的影响
5.3.1 轴承-主轴结合部的影响
5.3.2 HSK主轴-刀柄结合部的影响
5.3.3 热装刀柄-刀具结合部的影响
5.4 本章小结
第六章 HSK热装工具系统切削稳定性及实验研究
本章摘要
6.1 切削振动与切削稳定性概述
6.1.1 切削过程振动的分类
6.1.2 稳定性叶瓣图的基本概念
6.2 HSK热装工具系统切削稳定性分析
6.2.1 铣削过程的动力学模型
6.2.2 基于颤振解析法的稳定性叶瓣图
6.2.3 铣削力实验
6.3 本章小结
第七章 研究结论与展望
7.1 研究的主要结论
7.2 尚待深入研究的问题及发展展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间所取得的主要成果及参与项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于频响函数的主轴-刀柄结合部参数辨识方法[J]. 程强,刘新宇,赵永胜,安国平. 北京工业大学学报. 2013(08)
[2]基于响应耦合方法的铣刀刀尖点频响函数预测[J]. 闫蓉,蔡飞飞,彭芳瑜,汪勇. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(04)
[3]主轴转子系统动力学解析建模方法[J]. 赵万华,杜超,张俊,刘海涛. 机械工程学报. 2013(06)
[4]HSK热装刀柄的感应加热[J]. 陈建,王贵成,宋伟,何娟娟. 组合机床与自动化加工技术. 2012(09)
[5]考虑主轴—刀柄—刀具结合面的高速主轴系统动力学特性有限元建模[J]. 汪博,孙伟,闻邦椿. 机械工程学报. 2012(15)
[6]高速主轴系统静止及运转状态下动力学特性对比分析[J]. 孙伟,汪博,闻邦椿. 机械工程学报. 2012(11)
[7]基于阻抗耦合子结构法的电主轴固有特性求解[J]. 汪博,孙伟,闻邦椿. 计算机集成制造系统. 2012(02)
[8]用半理论法预测主轴系统刀尖点频响函数[J]. 汪博,孙伟,闻邦椿. 振动.测试与诊断. 2012(01)
[9]主轴系统结合面对主轴系统动力学特性的影响分析[J]. 汪博,孙伟,太兴宇,闻邦椿. 振动与冲击. 2011(10)
[10]适合高速切削的新型刀具夹头[J]. 周秦源,卢端敏,侯德政. 金属加工(冷加工). 2009(12)
博士论文
[1]一种基于切削稳定性的新型高速立铣刀研究[D]. 汤爱民.湖南大学 2012
[2]高速加工工具系统的动力学特性及应用基础研究[D]. 沈春根.江苏大学 2011
[3]高速铣削稳定性及加工精度研究[D]. 宋清华.山东大学 2009
[4]高速铣削热缩加长刀杆与刀具配合特性及应用研究[D]. 周后明.广东工业大学 2008
硕士论文
[1]基于有限差分与残差补偿的结合部参数辨识方法研究[D]. 祁子军.北京工业大学 2013
[2]高速机床铣削稳定性分析及刀尖点频响函数预测[D]. 王少良.东北大学 2012
[3]机械结合面动态特性试验及计算方法研究[D]. 万俟昊天.武汉理工大学 2012
[4]HSK热装刀柄及其工具系统性能的研究[D]. 宋志鹏.江苏大学 2010
[5]高速加工数控编程技术的研究[D]. 杜世昌.合肥工业大学 2003
本文编号：3118923
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
本章摘要
1.1 课题研究背景
1.2 高速主轴-刀柄结合部和高速刀柄-刀具结合部特性的研究进展
1.2.1 高速主轴-刀柄结合部
1.2.2 高速刀柄-刀具结合部
1.2.3 HSK热装工具系统
1.3 国内外有关高速加工工具系统结合部特性的研究进展
1.4 高速加工工具系统结合部特性研究尚待解决的主要问题
1.5 本文的主要研究内容及意义
1.5.1 课题来源
1.5.2 主要研究内容及意义
1.6 本章小结
第二章 HSK主轴-热装刀柄-刀具系统动力学模型及耦合响应理论基础
本章摘要
2.1 HSK主轴-热装刀柄-刀具系统动力学模型
2.2 耦合响应理论基础
2.2.1 部件的耦合响应
2.2.2 部件段的耦合
2.2.3 轴承-主轴结合部的耦合响应
2.2.4 结合部的多点耦合响应
2.2.5 HSK热装工具系统的耦合响应
2.3 本章小结
第三章 HSK主轴-刀柄结合部的参数辨识
本章搞要
3.1 基于有限元法的HSK主轴-刀柄结合部参数辨识
3.1.1 有限元法辨识结合部参数的基本流程
3.1.2 HSK主轴-刀柄结合部的有限元模型
3.1.3 基于有限元法的参数辨识
3.1.4 HSK主轴-刀柄结合部的主要影响因素分析
3.2 基于有限元差分法的HSK主轴-刀柄结合部参数辨识
3.2.1 HSK主轴-刀柄结合部的参数辨识
3.2.2 基于耦合响应法的刀柄频响矩阵
3.2.3 基于有限差分法的频响矩阵
3.3 HSK主轴-刀柄结合部参数的实验验证
3.3.1 基于FEA和FDM辨识的结合部参数验证
3.3.2 HSK主轴-刀柄结合部参数的验证
3.4 本章小结
第四章 热装刀柄-刀具结合部的参数辨识
本章摘要
4.1 基于有限元法的热装刀柄-刀具结合部参数辨识
4.1.1 热装刀柄-刀具结合部的有限元模型
4.1.2 基于有限元法的结合部参数辨识
4.1.3 热装刀柄-刀具结合部的主要影响因素分析
4.2 基于有限差分法的热装刀柄-刀具结合部参数辨识
4.2.1 基于有限差分法辨识结合部参数
4.2.2 基于耦合响应法的刀具频响矩阵
4.2.3 基于有限差分法的测量频响矩阵
4.3 HSK热装刀柄-刀具结合部参数的实验验证
4.3.1 基于FEA和FDM辨识的结合部参数验证
4.3.2 热装刀柄-刀具结合部参数的验证
4.4 本章小结
第五章 HSK热装工具系统的动态特性分析
本章摘要
5.1 HSK热装工具系统的动力学模型
5.2 HSK热装工具系统动态特性分析
5.2.1 HSK热装工具系统的动态特性
5.2.2 实验验证
5.3 结合部对HSK热装工具系统动态特性的影响
5.3.1 轴承-主轴结合部的影响
5.3.2 HSK主轴-刀柄结合部的影响
5.3.3 热装刀柄-刀具结合部的影响
5.4 本章小结
第六章 HSK热装工具系统切削稳定性及实验研究
本章摘要
6.1 切削振动与切削稳定性概述
6.1.1 切削过程振动的分类
6.1.2 稳定性叶瓣图的基本概念
6.2 HSK热装工具系统切削稳定性分析
6.2.1 铣削过程的动力学模型
6.2.2 基于颤振解析法的稳定性叶瓣图
6.2.3 铣削力实验
6.3 本章小结
第七章 研究结论与展望
7.1 研究的主要结论
7.2 尚待深入研究的问题及发展展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间所取得的主要成果及参与项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于频响函数的主轴-刀柄结合部参数辨识方法[J]. 程强,刘新宇,赵永胜,安国平. 北京工业大学学报. 2013(08)
[2]基于响应耦合方法的铣刀刀尖点频响函数预测[J]. 闫蓉,蔡飞飞,彭芳瑜,汪勇. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(04)
[3]主轴转子系统动力学解析建模方法[J]. 赵万华,杜超,张俊,刘海涛. 机械工程学报. 2013(06)
[4]HSK热装刀柄的感应加热[J]. 陈建,王贵成,宋伟,何娟娟. 组合机床与自动化加工技术. 2012(09)
[5]考虑主轴—刀柄—刀具结合面的高速主轴系统动力学特性有限元建模[J]. 汪博,孙伟,闻邦椿. 机械工程学报. 2012(15)
[6]高速主轴系统静止及运转状态下动力学特性对比分析[J]. 孙伟,汪博,闻邦椿. 机械工程学报. 2012(11)
[7]基于阻抗耦合子结构法的电主轴固有特性求解[J]. 汪博,孙伟,闻邦椿. 计算机集成制造系统. 2012(02)
[8]用半理论法预测主轴系统刀尖点频响函数[J]. 汪博,孙伟,闻邦椿. 振动.测试与诊断. 2012(01)
[9]主轴系统结合面对主轴系统动力学特性的影响分析[J]. 汪博,孙伟,太兴宇,闻邦椿. 振动与冲击. 2011(10)
[10]适合高速切削的新型刀具夹头[J]. 周秦源,卢端敏,侯德政. 金属加工(冷加工). 2009(12)
博士论文
[1]一种基于切削稳定性的新型高速立铣刀研究[D]. 汤爱民.湖南大学 2012
[2]高速加工工具系统的动力学特性及应用基础研究[D]. 沈春根.江苏大学 2011
[3]高速铣削稳定性及加工精度研究[D]. 宋清华.山东大学 2009
[4]高速铣削热缩加长刀杆与刀具配合特性及应用研究[D]. 周后明.广东工业大学 2008
硕士论文
[1]基于有限差分与残差补偿的结合部参数辨识方法研究[D]. 祁子军.北京工业大学 2013
[2]高速机床铣削稳定性分析及刀尖点频响函数预测[D]. 王少良.东北大学 2012
[3]机械结合面动态特性试验及计算方法研究[D]. 万俟昊天.武汉理工大学 2012
[4]HSK热装刀柄及其工具系统性能的研究[D]. 宋志鹏.江苏大学 2010
[5]高速加工数控编程技术的研究[D]. 杜世昌.合肥工业大学 2003
本文编号：3118923
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/3118923.html
