学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

铣削系统动力学预测和稳定性分析

作　者: 李中伟
导　师: 孟光
学　校: 上海交通大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 铣削加工 切削力模型 加工动态特性 模态实验分析法 RCSA法 半离散法 稳定性分析 Magnus-Gaussian截断
分类号: TG54
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 361次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


高速铣削加工有效地降低了切削力、改善了加工表面粗糙度,是提高生产效率、提升加工质量的有效措施[1]。在高速铣削过程中,由于加工过程的周期性,切削力的周期性变化会引起工件与刀具间的振动,如果振动产生在系统固有频率的附近就会发生颤振。颤振发生时,工件与刀具间的振动振幅有时会超过切削厚度,导致切屑不连续,并在工件表面留下颤振痕迹,这种现象叫做加工不稳定现象[2]。加工不稳定现象的发生会大大降低工件的表面加工质量,并使刀具受到严重磨损,在机床高速运作时甚至会导致严重的安全事故。随着制造业中对工件表面加工质量和高速加工安全性要求的不断提高,人们开始越来越重视对机床颤振和加工不稳定现象的研究。本文对铣削加工系统的稳定性进行了分析,获得了加工系统的稳定性图,运用预测的稳定性图,选择合理的铣削操作参数,能够避免加工不稳地现象,获得高质量的加工结果。为了进行铣削系统加工稳定性分析,首先需要获得加工系统动力学模型。本文建立了被广泛采用的铣削振动模型,对机床加工系统进行了锤击模态试验,并用试验数据验证了该模型的正确性和有效性。在上述振动模型的基础上,用Simulink建立了该动态特性模型的仿真系统。本文建立的加工动力学模型的可靠性不仅取决于切削力模型的精确度,还依赖于对铣削系统传递函数的精确估计。为了提高传递函数获得的效率和精度,本文介绍了一种RCSA法来高效准确地获得不同主轴系统的传递函数,用RCSA法预测的传递函数与试验获得数据基本吻合。为了获得加工系统的合理加工参数范围及稳定性图,人们通常采用半离散法对加工系统模型进行稳定性分析。以往采用的传统半离散法作为一种有效的半解析稳定性分析法,由于在对铣削系统动力学模型进行零阶半离散化时的误差级数较大,往往需要进行多步长的运算才能获得比较精确的稳定性分析结果。本文通过引入Magnus-Gaussian截断法,推导出了基于Magnus-Gaussian截断的零阶半离散稳定性分析法。用该方法对高速铣加工进行了切削稳定性分析,并获得了各种工况下的铣床稳定性图。稳定性分析结果表明采用Magnus-Gaussian截断半离散法可以在减小步数的基础上大大减少程序运行时间,主轴旋转方向相对其它切削参数对稳定性图具有更大的影响。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 动力学建模以及半离散稳定性分析法理论概述  10-13
    1.1.1 铣削系统动力学建模方法  10-12
    1.1.2 半离散稳定性分析法  12-13
  1.2 本文所做的工作和研究  13-15
第二章 轮廓铣加工过程动力学模型  15-36
  2.1 建立加工过程动力学模型  15-25
    2.1.1 切削力模型  16-24
    2.1.2 动力学模型  24-25
  2.2 SIMULINK 动力学仿真模型及其试验验证  25-34
    2.2.1 模态实验分析  27-29
    2.2.2 验证仿真模型的试切实验  29-30
    2.2.3 实验与仿真结果分析  30-34
  2.3 本章小结  34-36
第三章 导纳耦合子结构分析法  36-44
  3.1 RCSA 的推导过程  37-39
  3.2 RCSA 的理论验证和试验验证  39-42
    3.2.1 两端自由梁导纳矩阵理论  39-40
    3.2.2 悬臂梁单元传递函数的RCSA 预测  40
    3.2.3 主轴—刀柄—刀具系统传递函数的RCSA 预测  40-42
  3.3 本章小结  42-44
第四章 铣削系统稳定性分析  44-54
  4.1 刀具—工件系统模型  44-47
  4.2 基于MAGNUS-GAUSSIAN 截断法的半离散法推导  47-48
  4.3 MAGNUS—GAUSSIAN 截断半离散法的稳定性分析结果及讨论  48-53
    4.3.1 单自由度系统2596径向切削深度  48-49
    4.3.2 四自由度系统1096径向切削深度  49-53
    4.3.3 结论  53
  4.4 结论  53-54
第五章 总结与展望  54-57
  5.1 工作总结  54-55
  5.2 展望  55-57
参考文献  57-59
致谢  59-60
攻读硕士学位期间发表的学术论文  60
攻读硕士学位期间参与的科研项目  60-61
附录  61-80

相似论文

  1. 振清二标K29+450～K29+900段开挖边坡稳定性分析及加固优化研究,U418.52
  2. 处置库污泥工程特性测试及其对垃圾堆体稳定性影响评估,X705
  3. 岩溶对隧道工程的影响及岩溶处治技术研究,U455.49
  4. 平榆高速公路狮子凹隧道水平岩层围岩稳定性研究,U451.2
  5. 路基悬锚式挡土墙设计与稳定性分析,U417.11
  6. 康临高速公路柔性挡墙稳定性分析与风险评价,U417.11
  7. 极限平衡法和有限元法分析排土场边坡稳定性,TU43
  8. 云南省大理梨花溪住宅小区ZK86号边坡稳定性分析与治理研究,TU43
  9. 绿纱矿岩质高边坡稳定性分析与评价,P642
  10. 基于多级机站通风方式的金川二矿通风系统分析,TD724
  11. 端面立铣加工过程数值仿真及铣削参数优化研究,TG54
  12. 里伍铜矿采空区处理技术研究,TD862.1
  13. 大冶铁矿露天采场高陡岩质边坡破坏机理及稳定性研究,TD854.6
  14. 基于四脚支持时间的四足机器人斜面静态步行研究及实验仿真,TP242
  15. 三类不确定时滞神经网络的稳定性分析,TP183
  16. 大屯海截污排水隧洞围岩稳定性分析研究,TU457
  17. 丁家坟滑坡形成机制及稳定性分析,P642.22
  18. 直流运动电弧铣削加工系统构建与工艺实验,TG54
  19. 车铣数控加工精度分布规律的研究,TG659
  20. 基于材料微细结构微细铣削加工机理的研究,TG54
  21. 采空区稳定的可靠度及其影响因素的敏感性分析研究,TD325

中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属切削加工及机床 > 铣削加工及铣床
© 2012 www.xueweilunwen.com