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北京工业大学学报 2016年第8期42卷 1121-1128页

作者：蔡力钢孙光辉刘志峰赵永胜赵林忠北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124

为了解决不落轮轮对车床加工过程中车削系统工艺参数的变化直接影响车轮踏面加工的稳定性问题,首先,建立了以动态车削力作为激励下的车削系统动力学模型,分析模型来确定影响不落轮轮对踏面车削稳定性的因子,并求出递推求解算法和实例仿... 详细信息

为了解决不落轮轮对车床加工过程中车削系统工艺参数的变化直接影响车轮踏面加工的稳定性问题,首先,建立了以动态车削力作为激励下的车削系统动力学模型,分析模型来确定影响不落轮轮对踏面车削稳定性的因子,并求出递推求解算法和实例仿真进行验证模型的正确性.最后,通过实例仿真确定车削振动工艺参数刚度系数、主轴转速、刀具几何参数等对车削颤振系统稳定性的影响规律.分析结果表明:通过调节这些参数可以有效地控制车削加工中的稳定性,从而有效地提高加工效率和精度.

关键词：动态激励多参数不落轮轮对车削稳定性

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基于分布力模型的车削稳定性研究

基于分布力模型的车削稳定性研究

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作者：解亚昆华中科技大学

学位级别：硕士

切削稳定性在金属切削参数优化中具有重要作用。难加工材料如AISI 304奥氏体不锈钢,因其材料力学性能优越而得到广泛应用,但其抗拉强度和屈服强度高、延伸率高、导热率低,在切削加工中带来诸多技术挑战,如切削线速度低、容易粘刀且切削... 详细信息

切削稳定性在金属切削参数优化中具有重要作用。难加工材料如AISI 304奥氏体不锈钢,因其材料力学性能优越而得到广泛应用,但其抗拉强度和屈服强度高、延伸率高、导热率低,在切削加工中带来诸多技术挑战,如切削线速度低、容易粘刀且切削过程容易发生颤振,导致生产效率低、加工精度差。在低速切削中,理论预测的稳定性极限与实际实验结果相比偏低。考虑到AISI 304奥氏体不锈钢加工过程中的粘性,切削时材料和刀具前刀面接触区域较长,为准确预测低速阶段的稳定域,本文进行了基于分布力模型的车削稳定性研究,主要工作如下:在直角切削中,考虑再生效应,基于分布力模型,建立了工件-刀具系统的动力学方程(时滞微分方程)。不同于传统的刀尖点模型,考虑切削力分布在刀屑接触面上,通过对切屑流动的分析建立了基于分布力模型的动力学方程,并对刀具前刀面的剪切应力分布、刀屑接触长度及切屑流动速度进行了分析;而后对工件-刀具系统的动力学参数进行了标定。结合数值积分法提出了求解基于分布力模型的动力学方程的算法。针对指数函数形式的分布函数,通过对动力学方程求导/简化去积分项,将其转化为普通的时滞微分方程并利用数值积分法求解;针对各种函数形式的分布函数,将积分项视为非齐次项,利用数值积分法求解动力学方程,然后利用Newton-Cotes公式处理积分项求得传递矩阵,并利用Floquet定理判稳。分析了切削力分布函数对切削稳定性极限的影响。研究了指数函数、分段函数、正弦函数等形式的分布函数对稳定域的影响,计算结果表明,指数函数由于积分区间与其它函数不同,求解得到的稳定域有较大差别,而其它分布函数求解得到的稳定域则一致(相近)。通过利用极小r值时的分布力模型逼近刀尖点模型,可求解得到与频域法一致的稳定性极限。通过进行直角切削实验对分布力模型的准确性进行了验证。切削力的分布为指数函数形式时,预测的切削稳定性极限与实验结果较为吻合。切削力的分布为分段函数形式时预测值略有偏低。

关键词：分布力模型车削稳定性刀屑接触长度应力分布 AISI304

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细长轴加工切削稳定性及尺寸精度分析与研究

细长轴加工切削稳定性及尺寸精度分析与研究

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作者：刘浪湖南工业大学

学位级别：硕士

细长轴是航空发动机中重要的零部件之一,主要用来传递传动扭矩以及支撑传动零件,其长径比通常在20以上,刚性极差,切削加工过程中极容易发生加工变形及切削颤振,导致其加工效率低下且零件的尺寸精度难以保证。为满足国民经济和国防工业... 详细信息

细长轴是航空发动机中重要的零部件之一,主要用来传递传动扭矩以及支撑传动零件,其长径比通常在20以上,刚性极差,切削加工过程中极容易发生加工变形及切削颤振,导致其加工效率低下且零件的尺寸精度难以保证。为满足国民经济和国防工业对航空发动机关键零部件制造精度越来越高的要求,本文拟通过数学建模、有限元分析和切削试验等综合手段,探究航空难加工材料细长轴的加工变形和切削颤振机理,分析工艺条件和切削参数对加工变形量及切削稳定性的影响,为此类零件的高效精密加工探寻一条可行途径。本文的主要研究内容如下:首先,对细长轴车削加工振动进行建模与求解,求出切削力作用于不同位置时细长轴的振动响应方程,实现对细长轴车削加工外部轮廓的预测,进而根据圆柱度定义,实现对车削加工后细长轴圆柱度的评测,分析了进给量、切削深度、刀具前角以及刀尖圆弧半径等切削条件对圆柱度的影响。其次,通过有限元分析软件ANSYS实现了细长轴工件车削加工变形量预测,研究了不同长径比的细长轴工件,在不同刚度跟刀架辅助下加工变形量的变化情况。对工件系统进行了模态分析和谐响应分析,对比研究了使用跟刀架前后,工件系统切削点位置处固有频率和谐响应峰值变化情况。结果显示使用跟刀架可显著提高工艺系统的固有频率,降低谐响应峰值,从理论上证明跟刀架可有效抑制细长轴工件车削加工振动变形。最后,将车削细长轴的弱刚性工件系统简化为固支梁结构,并根据梁的弯曲振动理论得到了其切削点位置的频响函数。在此基础上,通过正交多项式模态参数拟合获得工件系统的模态参数。通过与跟刀架部分的模态参数耦合,获得了带跟刀架的工件系统切削点位置频响函数。通过建立考虑再生效应的车削动力学方程,实现了细长轴车削加工稳定性叶瓣图预测。利用Matlab开发了相应的仿真程序,进行了试验验证及相关分析,得出了一些对于实现细长轴无颤振加工有指导意义的结论。

关键词：航空细长轴圆柱度有限元分析车削稳定性跟刀架

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变结构参数的车削颤振建模仿真及控制

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噪声与振动控制 2015年第4期35卷 212-218页

作者：胡均平易滔李科军刘成沛中南大学机电工程学院长沙410083

针对车削加工中的颤振现象,设计一种车床横刀架的电流变减振装置。首先,根据机床的结构和工作原理,建立基于电流变减振装置的车削系统动力学模型,分析车削系统的阻尼比和刚度对车削稳定性的影响。然后,采用振动响应方差及自相关系数作... 详细信息

针对车削加工中的颤振现象,设计一种车床横刀架的电流变减振装置。首先,根据机床的结构和工作原理,建立基于电流变减振装置的车削系统动力学模型,分析车削系统的阻尼比和刚度对车削稳定性的影响。然后,采用振动响应方差及自相关系数作为颤振预报的综合判据,开发具有在线监测及自适应控制功能的车削颤振神经网络控制系统。最后,进行基于电流变效应的车削颤振神经网络控制试验。结果表明,不同车削条件下,达到最佳减振效果的控制电压不同,该控制系统均可以有效地预报车削颤振并自适应调整控制电压,减小振动响应幅值,抑制车削颤振。

关键词：振动与波电流变减振装置车削颤振车削稳定性神经网络控制

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