基于數(shù)控車床刀具工件系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)敏感性的刀具狀態(tài)表征.pdf

1、數(shù)控機(jī)床高精密加工的發(fā)展對切削振動(dòng)和刀具狀態(tài)的研究提出更高的要求。切削過程中刀具狀態(tài)的變化對刀具工件系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、工件表面質(zhì)量、機(jī)床各部件的振動(dòng)都會(huì)有較明顯的影響，所以對刀具工件系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行分析和對切削刀具狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測就是至關(guān)重要的。
　　當(dāng)前基于振動(dòng)信號的刀具狀態(tài)表征的研究一般對刀具的高頻或主軸轉(zhuǎn)頻進(jìn)行分析；而且直接對振動(dòng)響應(yīng)信號頻譜中的峰進(jìn)行分析，工頻會(huì)對結(jié)果產(chǎn)生影響；最重要的是現(xiàn)有的表征方法受切削參數(shù)的影響較大。

2、>　　本文利用低頻工作模態(tài)對刀具工件系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行研究。該刀具工件系統(tǒng)的低頻工作模態(tài)特征會(huì)隨著刀具和工件的變化而變化，而受切削參數(shù)的影響較小?；诠ぷ髂B(tài)分析對切削振動(dòng)響應(yīng)信號進(jìn)行分析，分析辨識(shí)出的低頻工作模態(tài)對刀具工件系統(tǒng)變化因子的敏感性。并基于動(dòng)力學(xué)敏感性進(jìn)行刀具狀態(tài)表征。本文的研究內(nèi)容包含以下四個(gè)方面：
　　首先對數(shù)控車床的靜態(tài)低頻模態(tài)特性進(jìn)行分析。辨識(shí)出靜態(tài)下各階模態(tài)參數(shù)。并分析靜態(tài)下不同階模態(tài)的敏感方向和敏感部件，辨

3、識(shí)出主導(dǎo)模態(tài)。
　　其次分析刀具工件系統(tǒng)動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)敏感性的研究方法。分析連續(xù)切削過程中數(shù)控機(jī)床的不同結(jié)構(gòu)的各階工作模態(tài)及不同方向?qū)Φ毒吖ぜ到y(tǒng)變化因子的敏感性，辨識(shí)出刀具磨損的敏感模態(tài)，這被定義為動(dòng)力學(xué)敏感性方法。
　　再次分析基于動(dòng)力學(xué)敏感性的刀具狀態(tài)表征。分別在切削參數(shù)不變和切削速度變化下，利用敏感工作模態(tài)幅值變化對刀具磨損狀態(tài)進(jìn)行表征。由于敏感工作模態(tài)幅值變化受切削速度影響很小，所以該方法是一種獨(dú)立于切削速度的可靠的刀

4、具狀態(tài)表征方法。
　　最后論述基于動(dòng)力學(xué)敏感性的加工應(yīng)用。優(yōu)化切削參數(shù)以減小刀具磨損速度。結(jié)合主切削力方向的模態(tài)低幅值穩(wěn)定階段和刀具穩(wěn)定磨損階段，將表面質(zhì)量要求較高的工藝設(shè)計(jì)在此階段，也能改變切削參數(shù)以提高切削效率。在切深很小的精密切削過程中，較小的刀尖磨損對工件表面質(zhì)量有較大影響，這時(shí)要根據(jù)磨損量實(shí)時(shí)改變切深。
　　研究結(jié)果表明，切削速度對工作模態(tài)影響較小，工作模態(tài)表征刀具工件系統(tǒng)的變化因子在不同的方向、部件、頻段內(nèi)具有差