顆粒阻尼及磁流變復(fù)合減振鏜刀的研究.pdf

1、切削加工領(lǐng)域中，刀具的切削振動嚴(yán)重影響著加工工件的表面質(zhì)量，制約著加工效率的提高，尤其是對于精密孔、深孔的鏜削加工，因其加工需要的鏜刀長徑比較大，鏜刀的抑振效果必須要好，而普通鏜刀往往滿足不了工件孔加工質(zhì)量的要求。因此，大長徑比鏜刀的顫振抑制技術(shù)已經(jīng)成為重要的研究課題。
　　本文針對大長徑比鏜刀的切削顫振現(xiàn)象，將顆粒阻尼減振技術(shù)和磁流變減振技術(shù)共同運(yùn)用于大長徑比鏜刀中，設(shè)計出顆粒阻尼及磁流變復(fù)合減振鏜刀，不僅可以通過顆粒之間、顆粒

2、與鏜桿腔壁之間的碰撞與摩擦來消耗振動能量，產(chǎn)生減振效果，而且還可以通過磁流變液的阻尼特性、實時調(diào)控性改變復(fù)合減振鏜刀的固有頻率從而避免共振的發(fā)生，達(dá)到抑振的目的。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:
　　1.闡述了課題背景及研究意義，詳細(xì)介紹了減振鏜刀的發(fā)展，重點介紹了顆粒阻尼減振技術(shù)和磁流變減振技術(shù)的工作機(jī)理以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，提出了本文的主要研究內(nèi)容。
　　2.研究了顆粒的物質(zhì)特性，分別根據(jù)離散單元法與接觸力學(xué)原理建立了阻尼顆粒的力

3、學(xué)模型，提供了顆粒阻尼系統(tǒng)總接觸力、總扭矩以及能量耗散的計算方法。
　　3.建立了顆粒阻尼鏜刀的動力學(xué)模型，并在不同的填充顆粒參數(shù)下對其進(jìn)行了錘擊與鏜削實驗，以檢驗顆粒阻尼技術(shù)在減振鏜刀中的可行性，測試鏜刀的性能，結(jié)果表明:填充顆粒直徑越小，密度越大減振效果越好，當(dāng)填充率為70％時，減振效果最佳;選取合理填充顆粒參數(shù)時，鏜刀阻尼比最高達(dá)到4.38％，鏜削后的工件表面粗糙度Ra值最低為1.392μm相比于實心鏜刀降低了50.13％，

4、顆粒阻尼鏜刀切削性能良好。采用正交試驗方法，確定了影響鏜刀切削性能的主要和次要填充顆粒參數(shù)，找到了試驗因素對鏜刀切削性能的影響規(guī)律，最終得出了最優(yōu)方案組合。
　　4.闡述了磁流變液的流變機(jī)理，詳細(xì)介紹了磁流變液工作模式的分類及原理。根據(jù)四種磁流變液阻尼的動力學(xué)模型，建立了一種修正的Bingham模型，該模型既充分體現(xiàn)了磁流變液的阻尼特性，又具備Bingham模型簡單、實用性強(qiáng)的優(yōu)點。建立了簡化的磁流變液流動特性模型，據(jù)此計算出磁流

5、變液的阻尼力。
　　5.介紹了顆粒阻尼及磁流變復(fù)合減振鏜刀的結(jié)構(gòu)組成、裝配方式以及工作原理。鏜桿采用了三段式以對焊工藝進(jìn)行連接，選定了鏜桿材料，根據(jù)材料力學(xué)原理結(jié)合估算法確定出鏜桿的尺寸;選定了磁流變減振系統(tǒng)的材料，考慮到結(jié)構(gòu)尺寸限制，設(shè)定了磁流變減振系統(tǒng)的長度和鏜桿軸肩的高度，依據(jù)理論，選取了磁流變減振系統(tǒng)三種主要結(jié)構(gòu)參數(shù)各三組值作為下一步正交試驗的因素水平，通過查詢手冊與國標(biāo)確定出勵磁線圈的電流密度和型號，并根據(jù)安培環(huán)路定理算

6、出其匝數(shù)，構(gòu)造L9(34)正交試驗表，以ANSYS二維靜態(tài)磁場分析得到的阻尼通道處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為評價指標(biāo)，通過極差分析確定出磁流變減振系統(tǒng)的尺寸，最終設(shè)計出顆粒阻尼及磁流變復(fù)合減振鏜刀。
　　6.利用ANSYS對復(fù)合減振鏜桿進(jìn)行模態(tài)分析研究其前四階固有頻率與振型，結(jié)果表明:隨著勵磁線圈電流從0A增大到2A其各階固有頻率都得到提高，一階固有頻率從450.69Hz提高到了505.81Hz，各階振型的相對位移降低，復(fù)合減振鏜桿具有良好的