薄壁多框結(jié)構(gòu)件高效銑削穩(wěn)定性研究.pdf

1、整體薄壁框體結(jié)構(gòu)件具有重量輕、強度高、動力性能好等一系列優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于航空、電子、模具等工業(yè)領(lǐng)域。由于其具有薄壁、變厚度、曲面曲線結(jié)構(gòu)多、加工余量大等特點，加工過程容易發(fā)生顫振，加工質(zhì)量很難保證，加工效率難以提高。研究整體薄壁框體結(jié)構(gòu)件切削加工顫振問題與穩(wěn)定性問題具有重要意義。本文對薄壁多框結(jié)構(gòu)件銑削加工顫振機理及其穩(wěn)定性機理進行了深入的分析，推導(dǎo)了銑削加工三維顫振穩(wěn)定性模型，建立了動態(tài)分析有限元模型，進行了大量有限元模擬運算并與試驗

2、結(jié)果進行了對比，最后進行了穩(wěn)定性仿真分析，得出了系列重要結(jié)論。本文具體研究內(nèi)容如下： 1.建立了薄壁件銑削加工動態(tài)力學模型。分別針對薄壁側(cè)壁和腹板建立了動態(tài)力學模型，重點建立了螺旋立銑刀(包括平刀和R刀)和牛鼻銑刀銑削加工薄壁腹板的動態(tài)力學模型，并進行了試驗驗證。在銑削力動態(tài)模型的基礎(chǔ)上，建立了考慮機床-刀具-工件系統(tǒng)動態(tài)特性的薄壁件銑削加工系統(tǒng)動力學模型，為更精確地預(yù)測銑削力及分析加工振動及其穩(wěn)定性奠定了基礎(chǔ)。 2.對

3、薄壁件銑削加工動態(tài)特性進行了深入研究。在前面建立的薄壁件銑削加工系統(tǒng)動力學模型的基礎(chǔ)上建立了薄壁件切削加工動態(tài)特性有限元分析模型，提出了一種簡化加載的薄壁件動態(tài)特性分析模型，以簡化模型為基礎(chǔ)進行了不同切削條件下切削過程中節(jié)點振動位移時域模擬，對模擬結(jié)果進行了評價，為制定正確的薄壁件切削加工工藝、開展更為復(fù)雜的動態(tài)分析奠定了基礎(chǔ)。 3.對薄壁多框結(jié)構(gòu)件進行了模態(tài)分析。按照加工順序分別對不同的加工階段進行了模態(tài)分析，得到了工件在不同

4、加工階段的模態(tài)參數(shù)，為后面穩(wěn)定性分析提供了依據(jù)。 4.對切削加工顫振理論進行了研究。分析了顫振產(chǎn)生的原理以及顫振的基本特征，并在此基礎(chǔ)上給出了穩(wěn)定性的定義和高速銑削穩(wěn)定性判據(jù)。 5.對高速銑削薄壁件的穩(wěn)定性理論進行了研究?；谝呀⒌目紤]再生顫振的牛鼻銑刀銑削力模型，系統(tǒng)地研究了高速銑削的切削穩(wěn)定性問題，給出了高速銑削穩(wěn)定性判據(jù)和軸向極限切深的解析解和時域解法，由穩(wěn)定性極值解析解繪出穩(wěn)定性圖，并基于穩(wěn)定性圖分析了工件動態(tài)