車削GH4169工件轉(zhuǎn)接圓角表面形貌預測及振動特性分析.pdf

1、現(xiàn)代航空工業(yè)的發(fā)展對航空發(fā)動機的性能提出了更高的要求，其零件的服役環(huán)境愈加惡劣。渦輪盤作為航空發(fā)動機的典型零件，其切削加工表面質(zhì)量嚴重影響渦輪盤的服役性能。GH4169合金以其優(yōu)良的高溫性能已被廣泛應用于渦輪盤的制作，但GH4169優(yōu)良的高溫性能也增加了該種材料的切削加工難度。轉(zhuǎn)接圓角是渦輪盤、軸類零件上的典型難加工工藝特征，對其已加工表面形貌進行仿真預測及切削加工系統(tǒng)的動態(tài)特性進行研究，有助于提高其加工質(zhì)量。
　　表面形貌是表面

2、完整性的重要內(nèi)容，建立精確的表面形貌仿真模型可以提高加工效率和加工質(zhì)量。本文用刀具切削刃的掃掠面作為工件已加工表面形貌，綜合考慮理想運動軌跡、刀具偏移（刀具撓曲和刀具振動）、工件跳動、工件振動、加工區(qū)材料塑性側(cè)流等因素的影響，通過坐標變換，建立工件坐標系下切削刃刃點軌跡方程和圓形刀片車削轉(zhuǎn)接圓角的表面形貌仿真模型。結(jié)合布爾運算，可仿真得到轉(zhuǎn)接圓角的三維加工表面形貌。
　　采用單因素試驗法，分別用半徑r為3mm、4mm、5mm的圓形

3、刀片車削半徑R為5mm的轉(zhuǎn)接圓角，以三維表面形貌紋理特征，面粗糙度Sa、Sq，二維輪廓的功率譜密度曲線為評價指標，對比分析實測和仿真加工表面形貌，二者有較好的一致性。用理論解析方法建立轉(zhuǎn)接圓角加工表面殘留高度方程，該方程的求解結(jié)果表明，無振動工況r=1/2R或振動工況r=1/3R時的殘留高度最小。首先根據(jù)這兩個比例關系，分別仿真半徑r為2.5mm、1.5mm的圓形刀片車削半徑R為5mm轉(zhuǎn)接圓角的表面形貌，仿真計算分析發(fā)現(xiàn)r=1.5mm時

4、，Sa、Sq值最小。其次用仿真模型分析振幅為0μm、1μm、5μm、10μm時的加工表面形貌，研究發(fā)現(xiàn)振幅為5μm、10μm時表面質(zhì)量惡化，Sa、Sq值急劇增大。最后對二維輪廓的功率譜密度分析，得到圓形刀片半徑和振動對功率譜密度曲線主頻和幅值的影響規(guī)律。
　　切削加工系統(tǒng)的動態(tài)特性的研究有利于切削振動的控制和加工質(zhì)量的提高，基于柔度耦合子結(jié)構(gòu)法研究車床主軸-卡盤子結(jié)構(gòu)和工件子結(jié)構(gòu)結(jié)合面間的動態(tài)特性參數(shù)。建立含有結(jié)合面剛度、阻尼參數(shù)