數(shù)控銑削加工過程穩(wěn)定性分析與預(yù)測.pdf

1、在高速高精加工過程中,切削振動(dòng)尤其是顫振不僅嚴(yán)重降低了加工質(zhì)量,而且制約著切削效率的提高。對顫振進(jìn)行分析與預(yù)測是保證切削過程平穩(wěn)進(jìn)行、提高加工性能的關(guān)鍵前提。目前,判別機(jī)床是否發(fā)生顫振的主要方法是通過穩(wěn)定性葉瓣圖進(jìn)行描述。本文以銑削加工穩(wěn)定性葉瓣圖的解析預(yù)測方法為基礎(chǔ),以數(shù)控銑床主軸-刀柄-刀具系統(tǒng)刀尖點(diǎn)頻響函數(shù)為對象,呈現(xiàn)了基于柔度耦合子結(jié)構(gòu)分析方法(ReceptanceCouplingSubstructureAnalysis,RCS

2、A)的刀尖點(diǎn)頻響函數(shù)預(yù)測方法,并對銑削加工穩(wěn)定性進(jìn)行了分析研究。
　　將機(jī)床主軸-刀柄-刀具系統(tǒng)分解為機(jī)床主軸-刀柄子結(jié)構(gòu)和刀具子結(jié)構(gòu)兩部分,分別進(jìn)行建模求解?；贓uler-Bernoulli梁模態(tài)分析理論,計(jì)算刀具末端原點(diǎn)和跨點(diǎn)頻響函數(shù);結(jié)合有限元模態(tài)分析方法,分析Euler-Bernoulli梁理論求解的準(zhǔn)確性;通過錘擊實(shí)驗(yàn)方法和有限差分法得到機(jī)床主軸-刀柄子結(jié)構(gòu)末端頻響函數(shù);基于RCSA方法,利用線性彈簧和阻尼、扭轉(zhuǎn)彈簧和

3、阻尼來模擬刀柄-刀具結(jié)合面間的耦合特性,得到銑削加工系統(tǒng)刀尖點(diǎn)頻響函數(shù)的半解析預(yù)測表達(dá)式。
　　以XHK5140數(shù)控銑床的加工系統(tǒng)為研究對象,利用錘擊實(shí)驗(yàn)方法獲取機(jī)床主軸-刀柄末端以及加工系統(tǒng)刀尖點(diǎn)的頻響函數(shù);以刀柄-刀具結(jié)合面參數(shù)為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量,應(yīng)用MATLAB遺傳算法優(yōu)化工具箱(GAOT)對結(jié)合面參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化識別;并通過實(shí)驗(yàn)研究,分析驗(yàn)證了基于RCSA的刀尖點(diǎn)頻響函數(shù)預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　以單自由度正交切削加工動(dòng)力學(xué)模