銑削顫振穩(wěn)定性頻域方法分析研究.pdf

1、銑削越來(lái)越成為一種主要的加工制造方式，被廣泛地應(yīng)用于金屬制造業(yè)中。顫振是機(jī)床切削過(guò)程中出現(xiàn)的一種最主要的動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定現(xiàn)象，嚴(yán)重影響工件表面質(zhì)量和生產(chǎn)率的提高，并且還會(huì)造成刀具的破壞和磨損，降低了機(jī)床和刀具的使用壽命，還會(huì)造成一些不必要的損失，還有可能引發(fā)事故。而且顫振發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的刺耳聲音對(duì)工人也會(huì)造成很大的危害。銑削加工過(guò)程中的振動(dòng)控制是當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域的前沿課題之一，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　本文以銑削加工作為研究對(duì)象，在總

2、結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上。對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析和穩(wěn)定性極限預(yù)測(cè)，主要工作如下:
　　(1)考慮銑削加工過(guò)程中的再生效應(yīng)，建立了二自由度銑削動(dòng)力學(xué)模型，將二自由度銑削過(guò)程動(dòng)力學(xué)模型的周期系數(shù)延時(shí)微分方程轉(zhuǎn)入頻域表示，使用Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)計(jì)算到了系統(tǒng)穩(wěn)定性極限的頻域解析解，并提出銑削顫振穩(wěn)定性的頻域分析方法。介紹了頻率方法中得單頻方法和多頻方法，隨著刀具的旋轉(zhuǎn)，定向因子隨時(shí)間變化，這是銑削和其他車(chē)削加工之類切削力方向恒定的加

3、工方式最根本的區(qū)別。由于定向因子具有周期性，可以展成傅里葉級(jí)數(shù)，單頻方法就是平均傅里葉系數(shù)法，而多頻方法是將定向因子展成傅里葉級(jí)數(shù)來(lái)求解。當(dāng)切削寬度比較小時(shí)，銑削力的波形很窄并且是間斷的，這樣的波形很窄并且是間斷的，這樣的波形在平均值外有很強(qiáng)的諧波力量，因此要用到多頻方法。并利用這兩種方法提出相應(yīng)的穩(wěn)定性判據(jù)。
　　(2)基于動(dòng)態(tài)銑削模型和穩(wěn)定性頻域分析理論，預(yù)測(cè)兩自由度銑削加工系統(tǒng)的穩(wěn)定性極限，并通過(guò)仿真進(jìn)行驗(yàn)證。接著，又研究了

4、多頻方法隨著階數(shù)的增加，葉瓣圖的差異性。并分析了刀具剛度和阻尼等因素對(duì)葉瓣圖穩(wěn)定性的影響。
　　(3)進(jìn)一步考慮了過(guò)程阻尼的影響，建立了基于過(guò)程阻尼的動(dòng)態(tài)銑削模型，并進(jìn)行了穩(wěn)定性極限預(yù)測(cè)和分析，研究發(fā)現(xiàn)在低速旋轉(zhuǎn)的情況下，由于過(guò)程阻尼的影響，與未考慮過(guò)程阻尼時(shí)的葉瓣圖相比，會(huì)出現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)，轉(zhuǎn)速越低葉瓣圖上升越大。隨著轉(zhuǎn)速的提高過(guò)程阻尼的影響越來(lái)越小。即過(guò)程阻尼對(duì)低速運(yùn)轉(zhuǎn)的影響更大，最后利用仿真來(lái)驗(yàn)證葉瓣圖的準(zhǔn)確性。