基于动态切削过程仿真的外圆车削稳定性判定

建立考虑工件轴向和径向两个方向刀具刃倾角和模态方向的车削颤振模型。利用试验得到的切削力系数和模态参数,获得给定机床、刀具和工件组合下的颤振稳定域曲线。建立外圆车削轴类零件的动力学模型,主要包括刀具相对工件的动态切削力和动态位移模型。提出一种借助动态切削力和刀具动态位移时域仿真,以及相邻两转的切削力和位移动态成分映射截面来综合判断切削过程稳定性的方法。通过切削试验验证颤振稳定域判据和动态切削过程判据的准确性。利用该方法了解稳定切削和颤振切削的信号特点和分布规律。对比颤振稳定域和动态切削仿真两种稳定性判据的有效性、优缺点和适用场合,尤其通过典型零件的切削过程仿真说明动态切削仿真方法的优点。此外,还通过对动态切削过程的变模态参数仿真,分析模态参数对切削过程稳定性的影响。     

基于MATLAB/Simulink再生车削颤振仿真研究

首先建立了再生型外圆车削颤振模型,对该模型进行了理论分析,阐明了含重合度不为1的条件下颤振瓣图的绘制过程。随后通过锤击法对某型号数控机床的刀具系统进行模态测试,获得其刀具系统在进给及吃刀方向的传递函数,并获得其模态参数作为仿真参数,借助与MATLAB/Simulink对颤振模型进行数值仿真。仿真结果表明,随着进给量的降低,重合度随之增大,再生效应即增大,导致稳定极限切深减小。同时,颤振仿真是在机床主轴转速较高的条件下进行的,忽略了过程阻尼的影响。仿真结果对于颤振的预测、监测研究具有一定参考意义。     

基于四阶矩法车削颤振可靠性研究*

再生颤振是影响加工质量、加速刀具磨损、刀具破坏的主要原因。以车削加工为研究对象,针对具有不确定参数的车削加工颤振预测问题,研究车削加工系统结构动态特性参数具有随机特性的情况下颤振可靠性建模及求解问题。定义车削加工过程不出现颤振的概率为颤振可靠度,建立车削加工系统可靠性模型,研究四阶矩法求解可靠度的问题,提出利用颤振可靠性叶瓣图方法进行颤振预测。通过模态试验对一车床进行频响函数测试,采用四阶矩法计算获得了颤振可靠度,并与蒙特卡洛法获得的可靠度相比较。结果表明四阶矩法计算获得的可靠度与蒙特卡洛仿真结果一致性很好,但是四阶矩法计算精度高而且计算耗时远小于蒙特卡洛法。进行颤振可靠性切削试验,通过观察振纹和分析噪声功率谱识别颤振,对典型参数进行验证,试验结果与分析结果一致。     

外圆车削加工过程中再生型颤振的建模与分析

再生型颤振是制约车削加工效率和零件质量的重要因素.以CA6140型普通车床为研究对象,考虑外圆车削加工过程中刀具的动态特性,建立了三自由度再生型颤振的动力学模型,理论分析了模型的固有频率和主振型,在此基础上借助于MATLAB/Simulink对刀具开始接触工件至稳定切削这一过渡阶段刀具振动的瞬态响应进行了仿真研究.研究结果表明:在一阶固有频率下,刀具切向上振动最大,轴向上次之,径向上最小;且在过渡阶段刀具各方向的振动逐渐减小并收敛于某定值.验证了三自由度外圆车削颤振动力学模型的正确性,为类似机床振动的研究提供了新思路和新方法.     

车削Inconel 625锯齿形切屑形成对颤振影响的试验研究

为研究高温合金Inconel 625车削过程中锯齿形切屑的产生对颤振的影响,本文通过有限元软件对车削刀具、机床主轴等部件进行模态仿真,获取对应的模态频率;进行不同切削参数的车削试验,采集加速度信号并进行频域分析以获取其FFT功率谱。通过超景深显微镜观察切屑形态,并计算不同切削参数下的切屑锯齿化频率。对比仿真和试验结果发现:当切屑锯齿化频率接近于车床某部件的主振频率时,产生了较大的颤振峰值,这说明锯齿形切屑的产生会诱导切削颤振发生,对切削过程稳定性产生了不利的影响。     

车削加工颤振稳定性可靠度蒙特卡罗法仿真

在工程实际中,车削系统刚度、阻尼及切削力等参数的随机性严重影响车削加工的稳定性。针对此问题,提出了一种车削加工再生型颤振稳定性可靠度计算方法。考虑随机因素的影响,采用蒙特卡罗数值模拟方法,研究车削加工再生型颤振稳定性的统计分布规律。建立车削加工再生型颤振动力学模型,采用拉氏变换获取机床车削的极限切削宽度及所对应的主轴转速。根据数控车床切削系统动力学参数的分布信息抽取样本,代入再生型颤振模型进行计算,获取极限切削宽度的样本,并统计其概率特性,以实际切宽是否小于极限切宽为判别条件提出一种基于蒙特卡罗模拟的车削加工再生型颤振稳定性可靠度预测方法。     

摩擦因数对切削尖啸噪声形成的影响

以外圆车削为研究对象,建立以摩擦力相耦合的刀具弹性子系统与工件弹性子系统的多自由度模型,阐述机械加工工艺系统受摩擦激励引发颤振和尖啸噪声的基本原理;利用实验数据,对工件与刀具之间摩擦力进行估计,论述高频尖啸噪声产生的摩擦学条件;指出利用润滑改善切削的摩擦条件可以达到减振降噪的目的。     

立铣加工钛合金颤振稳定域的研究

为了优化铣削加工中的切削参数来减小或避免再生颤振的发生,在切削加工再生颤振理论的研究基础上,以硬质合金立铣刀粗加工钛合金TA15为研究对象,建立了刀具的动力数学模型,对再生颤振稳定域在频域内进行求解;对再生颤振稳定域解析算法进行程序设计,通过提供由动态铣削实验获得的铣削力系数和由模态分析实验获得的模态参数等程序所需参数计算得到与主轴转速和轴向切深二者相关的颤振稳定域叶瓣图;最后通过对钛合金TA15进行立铣加工实验验证了颤振稳定域解析算法的准确性。     

车削高温合金GH2132时切削力和表面粗糙度的建模与试验分析

对高温合金GH2132进行了外圆车削试验,测量了切削过程中的切削力和已加工表面粗糙度。利用最小二乘法对试验数据进行了回归分析,建立了切削力和表面粗糙度的经验模型,得出了切削参数对切削力和粗糙度的影响规律,为优化切削参数、研究刀片磨损机理提供了参考数据。     

钻削高强度钢的切削振动特性研究

由于高强度合金钢34CrNi3MoV硬度高、屈服强度大,在钻削加工过程中易产生振动失稳。利用ANSYS软件分析了钻削系统在工作状态下的振型模态,得到相关模态参数。建立了钻削系统在工作过程中钻头四个自由度方向的动力学模型,并根据再生颤振机理分析了颤振对切削厚度的影响,据此计算出钻削过程中的动态切削力,由传递函数建立钻削稳定性模型。利用MATLAB数值分析软件进行稳定性计算,得到钻削系统稳定性叶瓣图。通过对切削振动特性的分析,为提高钻削加工效率、改进钻削高强度钢工艺提供了理论基础。