銑削動力學——穩(wěn)定性分析方法與應用.pdf

1、高速銑削加工被廣泛應用于航空、航天、船舶、模具及汽車等領域的復雜零件制造中，是獲取高精度復雜曲面的重要基礎技術之一。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又能獲得高材料去除率。受該技術優(yōu)勢的驅(qū)動，高端數(shù)控機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。從加工動力學的角度來看，由于工藝參數(shù)選取不合理而導致的加工過程的顫振(自激振動)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，動態(tài)銑削過程的穩(wěn)定性分析是實現(xiàn)無顫振銑削的重要前提。但是，由于存在強迫振動，銑削過程的無顫振工藝參數(shù)仍然不足以保證達到所期望的加工精度。為了實現(xiàn)高性能銑削，在穩(wěn)定性分析的基礎上，還須進一步分析動態(tài)加工誤差。同時考慮無顫振約束和動態(tài)加工誤差小于期望值的約束是最優(yōu)選取工藝參數(shù)以實現(xiàn)高性能銑削的關鍵。
　　銑削過程動態(tài)切厚的再生效應是誘發(fā)顫振的主因。目前國內(nèi)外學者對銑削過程穩(wěn)定性分析的工作主要集中于此主題，即從考慮再生效應

3、的銑削動力學模型出發(fā)尋找由工藝參數(shù)構(gòu)成的加工過程穩(wěn)定邊界。本文就銑削動力學領域中這一主題發(fā)展時域半解析方法以預報銑削過程穩(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態(tài)響應的直接積分格式、運用于銑削過程穩(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，故較之目前國際通用的半離散法具有更高的計算效率；同時將該方法推廣應

4、用于同步預報加工誤差(SLE)；在全離散法的基礎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)定性預報的數(shù)值積分法；并以此為基礎分析了銑削系統(tǒng)動態(tài)響應相對于加工參數(shù)的靈敏度，由于計算過程中無需任何差分運算，故該方法可以同時實現(xiàn)穩(wěn)定邊界靈敏度的高精度與高效率計算；進一步推廣該方法得到具有更高收斂階的譜方法；
　　建立了以試驗模態(tài)法為基礎的綜合考慮銑刀的結(jié)構(gòu)模態(tài)耦合效應和銑削過程動態(tài)切厚再生