銑削動(dòng)力學(xué)——穩(wěn)定性分析方法與應(yīng)用.pdf

1、高速銑削加工被廣泛應(yīng)用于航空、航天、船舶、模具及汽車等領(lǐng)域的復(fù)雜零件制造中，是獲取高精度復(fù)雜曲面的重要基礎(chǔ)技術(shù)之一。高速銑削加工具有如下優(yōu)勢：在加工過程中保持相對低的切削力、保證高加工精度的同時(shí)又能獲得高材料去除率。受該技術(shù)優(yōu)勢的驅(qū)動(dòng)，高端數(shù)控機(jī)床以及刀具不斷被開發(fā)出來。然而，高性能的裝備和刀具并不等同于高性能加工。從加工動(dòng)力學(xué)的角度來看，由于工藝參數(shù)選取不合理而導(dǎo)致的加工過程的顫振(自激振動(dòng))現(xiàn)象是降低產(chǎn)品表面質(zhì)量及限制生產(chǎn)率的主要原

2、因之一，因此，動(dòng)態(tài)銑削過程的穩(wěn)定性分析是實(shí)現(xiàn)無顫振銑削的重要前提。但是，由于存在強(qiáng)迫振動(dòng)，銑削過程的無顫振工藝參數(shù)仍然不足以保證達(dá)到所期望的加工精度。為了實(shí)現(xiàn)高性能銑削，在穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)上，還須進(jìn)一步分析動(dòng)態(tài)加工誤差。同時(shí)考慮無顫振約束和動(dòng)態(tài)加工誤差小于期望值的約束是最優(yōu)選取工藝參數(shù)以實(shí)現(xiàn)高性能銑削的關(guān)鍵。
　　銑削過程動(dòng)態(tài)切厚的再生效應(yīng)是誘發(fā)顫振的主因。目前國內(nèi)外學(xué)者對銑削過程穩(wěn)定性分析的工作主要集中于此主題，即從考慮再生效應(yīng)

3、的銑削動(dòng)力學(xué)模型出發(fā)尋找由工藝參數(shù)構(gòu)成的加工過程穩(wěn)定邊界。本文就銑削動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域中這一主題發(fā)展時(shí)域半解析方法以預(yù)報(bào)銑削過程穩(wěn)定性和加工誤差，主要研究內(nèi)容如下：
　　提出了基于銑削過程動(dòng)態(tài)響應(yīng)的直接積分格式、運(yùn)用于銑削過程穩(wěn)定性分析且適用于大/小徑向切深、大/小軸向切深等多種工況半解析判穩(wěn)的全離散法；由于該方法在計(jì)算過程所涉及的矩陣指數(shù)函數(shù)只依賴于轉(zhuǎn)速而與軸向切深無關(guān)，故較之目前國際通用的半離散法具有更高的計(jì)算效率；同時(shí)將該方法推廣應(yīng)

4、用于同步預(yù)報(bào)加工誤差(SLE)；在全離散法的基礎(chǔ)上又提出了具有高階收斂率的二階全離散法；
　　提出了基于積分方程數(shù)值解法的用于銑削穩(wěn)定性預(yù)報(bào)的數(shù)值積分法；并以此為基礎(chǔ)分析了銑削系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)相對于加工參數(shù)的靈敏度，由于計(jì)算過程中無需任何差分運(yùn)算，故該方法可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定邊界靈敏度的高精度與高效率計(jì)算；進(jìn)一步推廣該方法得到具有更高收斂階的譜方法；
　　建立了以試驗(yàn)?zāi)B(tài)法為基礎(chǔ)的綜合考慮銑刀的結(jié)構(gòu)模態(tài)耦合效應(yīng)和銑削過程動(dòng)態(tài)切厚再生