基于实验模态分析的铣削加工系统动力学 特性参数测试与分析

获取加工系统模态参数是进行铣削加工过程动力学仿真的先决条件。利用实验模态分析技术对机床-刀具系统或机床-工件系统进行锤击实验,通过力传感器和压电式加速度计采集激励与响应信号,再通过傅里叶变换和频响函数估算的方法获得加工系统的频响函数,最后通过正交多项式参数拟合获得工艺系统的模态参数。动力学特性参数测试分析结果,可为铣削过程动力学仿真提供所必须的可信数据。     

脉冲切削力激励的铣削系统工作模态辨识方法

铣削系统模态参数决定了机床的在役可靠性和加工质量.加工过程中铣削系统随主轴转速和接触条件的改变而发生重构,其模态参数相较经典实验模态法获取的静态下的结果发生显著改变.脉冲切削力在关心频带内能产生具有平坦频谱的激励信号,可利用工作模态分析方法的多参考点最小二乘复指数法仅由该激励下的振动响应辨识切削系统模态参数,实现了加工过程中对切削系统工作模态参数的动态辨识.将此方法应用于铣削加工中心切削系统工作模态参数辨识并设计了切削实验.实验结果表明,所述方法估计的工作模态参数相较锤击试验法更接近系统真实动力学行为,使铣削系统的实时监测、主动维护、稳定性动态预测成为可能.     

微型机在机床结构模态分析方面的应用

本文在APPLEⅡ微型机上开发了机床结构模态分析系统。该系统包括机械阻抗测试、数据处理、图形绘制、模态参数识别和振动型显示等功能,并以CA6140普通车床主轴系统为例给出了模态分析的结果。     

面向数控机床运行状态的切削稳定性预测研究

切削加工过程中出现的颤振失稳现象,是限制机床加工质量和加工效率的主要因素。传统切削稳定性预测模型大多基于机床静止状态下的动力学特性,并采用恒定的切削力系数表征不同的切削条件。但在加工过程中,系统动力学特性和切削力系数会随着主轴转速等影响因素而变化,导致预测的切削稳定性叶瓣图在实际工程运用中出现偏差。针对机床运行状态下切削稳定性的准确预测问题,提出一种切削稳定性叶瓣图修正方法。该方法以刀具系统动力学特性与切削力系数为研究对象,首先建立主轴转速样本信息,将考虑转速效应的主轴轴承运行刚度写入机床有限元模型中,获取刀尖频率响应函数及其对应的各阶模态参数,以此结合模态拟合法和插值算法重构任意转速下的刀尖频响函数,同时以各切削参数为变量构建切削力系数响应面预测模型,进而将与转速对应的刀尖频率响应函数和不同切削条件下的切削力系数作为传统切削稳定性预测模型的输入,并通过结合自适应粒子群算法共同求解各转速下的极限切削深度,从而在全转速范围内绘制切削稳定性叶瓣图。将该方法应用于1台3轴立式加工中心的实际工序中,采用多组预测的无颤振切削参数进行切削实验,并通过切削力信号的频谱分析判定切削过程中未出现颤振,验证了稳定性叶瓣图修正方法的有效性,为无颤振切削参数的合理选择奠定了技术支持。     

MM7120H平面磨床实验模态分析

通过对MM7120H平面磨床的模态实验,利用模态参数的整体识别法对该机床结构进行参数识别.确定了动态参数并分析了机床的薄弱环节,找到了与机床磨削颤振所对应的主要薄弱模态,并提出了提高机床动态性能的措施.     

模态参数识别的单位脉冲响应函数法

本文详细地阐述了模态参数识别的单位脉冲响应函数法的原理和应用.在此方法中引入了“模态置信因子”的概念,用在此基础上编制的计算机程序,由单位脉冲响应的试验数据,实际地计算了机床主轴系统的模态参数.     

刀具磨损监测设计与研究

为获取变切削条件下刀具磨损量，对刀具磨损补偿值进行了分析研究。在合理选择人工神经网络模型的基础上，建立了切削条件下铣削磨损监控系统。依据机床相关切削参数，运用了人工神经网络的方法对铣削数据进行处理，以实验方法研究了高速钢立铣刀后刀面磨损BP网络对铣刀的磨损量预报。实验表明：该模型适用于变切削条件下的铣刀磨损监控，可以较准确地监控铣刀的剧烈磨损。     

铣床整机动态性能的薄弱环节辨识与设计优化（英文）

基于机床结构模态柔度和弹性能分布理论,提出一种以降低切削点交叉动柔度值为目标的动态优化方法.该方法通过分析切削点交叉动柔度与模态柔度的关系,利用模态柔度和弹性能分布判定机床的薄弱模态和薄弱环节.根据机床各阶模态对静柔度的比值寻找对机床动态性能影响显著的薄弱模态,分析薄弱模态上各部件和环节的能量分布,确定薄弱模态上的薄弱环节.在一定的约束条件下,通过改进薄弱环节的设计参数实现设计优化.以某型铣床为研究对象,在整机建模和动态特性分析计算的基础上,阐述了动态性能优化方法的具体应用.通过模态柔度和能量分布计算,确定该铣床的薄弱环节是刀杆及其夹紧系统和床身——水平主轴体结合部,针对薄弱环节设计参数的调整和结构改进实现其质量和刚度的优化,优化后的静柔度和模态柔度均有明显的降低,模态柔度对静柔度的分配情况有所改善,而固有频率则相应提高,切削点动柔度的最大值降低52%.铣床结构改进后整机动态性能得到有效改善,提高了切削稳定性和加工精度.优化方法适合工程应用.     

高速切削加工技术发展与关键技术

高速切削加工是先进制造技术的重要组成部分,近净形毛坯通过高速机床一次装夹加工是制造业的发展趋势.高速机床不仅要有高的主轴转速和进给速度,而且还需要有高的运动加速度.介绍了高速切削加工的概念和优越性;研究了国外高速机床的技术发展与应用,以及我国高速机床的发展现状和趋势;分析了高速切削机床、高速切削刀具、CNC控制系统等实现高速切削必需的关键技术的发展现状,并探讨了高速切削技术应用领域和高速机床发展趋势.     

用新型刀具材料加工M38高温合金切削过程研究

本文对用新型刀具材料切削M38高温合金的切削过程进行了较系统的试验研究,选择了适于加工该合金的刀具材料;确定了较合理的刀具几何参数和切削参数;利用回归正交设计试验方法,建立了各切削特征参数的数学模型;借助于扫描电镜,分析了各种刀具的磨损机理;利用快速停刀装置及显微分析技术,对该合金的切屑形成过程进行了试验分析。本文的研究结果对实际生产具有一定的指导意义。