约束阻尼在车削加工振动抑制中的应用

提出了一种利用约束阻尼结构进行切削减振的方法。考虑切削过程中的自激振动和强迫振动对工件加工表面的影响,为了减小车削过程中的振动,建立了粘弹性阻尼约束结构,借助模态试验和最小二乘法,获得加工过程中刀具振动随时间变化的连续曲线,并利用粗糙度仪测试了工件的加工表面粗糙度;利用Matlab绘制了切削深度随主轴转速变化的Lobe图。研究结果显示,利用含有粘弹性阻尼约束结构的刀具系统进行切削加工可以减小刀具的振动、提高工件的加工表面质量和增加极限切削深度。     

BTA深孔加工系统中工件的振动分析

将深孔加工中的工件简化成两端固定支撑的旋转梁,建立工件的动力学模型,运用梁理论得到工件的自由振动方程,利用MATLAB拟合分析在不同切削位置、不同主轴转速和不同进给量情况下工件的振动偏移量。分析结果表明,加工到工件的不同位置时,工件的偏移量不同,中心处工件偏移量最大;增大刀具的进给量,工件的振动偏移量增大;转速的变化对工件的振动影响较小。     

BTA深孔钻削过程中旋转工件的动力学分析

针对BTA深孔钻削过程中的旋转工件进行动力学特性研究。通过将工件简化为两端固支的变截面Rayleigh梁建立了BTA钻削过程中旋转工件的动力学模型,应用假设形态法得到了工件动力学模型的振动方程,并对方程进行了数值求解,分析了BTA深孔钻削过程中不同切削参数下旋转工件的动力学特性。最后通过模拟实验对理论计算的准确性进行了验证。计算及实验结果表明模型能够较好的反应BTA深孔钻削过程中工件振动的变化规律。     

基于切削振动的铣削表面形貌仿真与试验研究

零件的表面形貌是机械加工质量的重要组成部分,为了实现对精密铣削表面形貌的准确预测,在铣削工艺过程中提出了一种基于切削振动小波包分析和频谱分析的表面形貌仿真方法.首先以球头铣刀为研究对象,建立工件坐标系下切削刃随时间变化的运动轨迹模型,然后把实测振动信号通过小波包分析和频谱分析处理后得到的振动方程带入其中,最后利用Mat...     

超声振动精密切削振幅对工件尺寸误差的影响

精密超声振动切削是将一定振幅的高频振动添加到刀具的运动过程中的一种加工方式,具有切削力小,加工精度高,加工表面质量好等特点。采用动力学分析方法利用二自由度的振动切削工件-刀具系统模型,并借鉴普通切削中对切削力的分析方法,首次从理论上实现了对振动切削中刀具振幅对工件变形影响的研究,并采用数值模拟的方法给出它的变化规律:在精密振动切削使用的振幅范围内,刀具振幅的变大会使工件的净位移减小、进而使工件的尺寸误差减小。同时,给出了不同刀具前角、切削速度和切削深度条件下,工件尺寸误差随振幅变化的规律。     

椭圆振动切削的表面残余应力有限元模拟研究

基于ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)网格划分方法建立了椭圆振动切削有限元仿真模型,模拟了椭圆振动切削过程中切削力的变化规律,并将模拟获得的切削力平均值与相同工艺参数下Kim等人[1]所做的超声椭圆振动切削V型槽实验获得的切削力平均值比较,验证了有限元模型的正确性。利用建立的二维有限元模型模拟了椭圆振动切削和普通切削表面残余应力的分布情况,对比结果表明,采用椭圆振动切削的工件已加工表面在一定深度内形成了分布均匀的表面残余压应力,而普通切削情况下工件已加工表面并没有形成有效的残余压应力,从而预测了椭圆振动切削不仅能够降低切削力、延长刀具使用寿命,还对提高工件表面完整性、增强疲劳寿命和抗腐蚀能力等具有显著的作用。     

薄壁筒件内孔车削振动建模与分析

分析了车削薄壁筒件内孔表面时影响振动的主要因素,以切削加工中工件过渡表面的法线方向为建模方向,重点考虑车削加工中动态切削力的影响,依据振动基本理论建立了薄壁筒件动态车削过程的振动模型方程,通过对方程的数值分析探讨加工过程中的振动问题。分析结果表明:切削用量三要素对动态切削力的影响起主导作用,进而对切削振动产生较大影响。刀具主偏角对动态切削力也有一定影响,车削产生的振动与主偏角之间是非线性的关系。这些结论为薄壁筒件加工中的振动研究提供有益的参考。     

金属切削变形本构方程的研究

金属切削过程的本构关系与应变、应变率、温度等多种因素有关,建立切削变形区内工件材料的本构方程是研究切削变形的关键。本文在文献综述的基础上,首先给出金属切削本构方程的试验研究方法,然后给出金属切削工件材料的典型本构方程,并给出Usui本构方程中不同工件材料的特性系数,以及同一工件材料AISI52100(HRC62)的不同本构方程。经对比分析可见,金属切削过程中变形区内的应力—应变关系除与试验方法、切削条件有关外,还与工件材料的组分和微观晶格结构密切相关。本文最后分析了金属切削变形本构方程研究中存在的问题,并指出发展趋势。     

超声切削碳纤维的动压作用机理分析与试验研究

以金属切削原理和超声振动加工的冲击特性为基础,根据流体动压理论和摩擦学原理,建立刀具与工件间的简单几何模型。推导简单动压几何模型下前后刀面的动压方程,分析动压油膜对刀具和工件加工表面的影响。研究超声振动加工下周期性断续微观切削碳纤维复合材料的动压作用机理,阐述了刀具磨损后继续再加工危害的原因。在超声振动加工碳纤维过程中形成的动压油膜,能改善三个变形区的状态,可以减少刀具磨损,提高加工效率和表面质量。     

超声振动切削加工机理及切削性能分析

针对氧化铝陶瓷材料切削加工,分别采用传统切削和超声振动切削加工氧化铝陶瓷工件,使用ABAQUS有限元软件进行建模仿真,分析工程陶瓷在两种切削情况下的切削性能。对实验结果数据进行对比分析得出:超声振动切削工件过程中所产生的应力要小于传统切削;超声振动切削工件过程中所产生的最大温度要远远小于传统切削;传统切削加工产生的切屑和超声振动切削加工产生的切屑形态不同;超声振动车削力远小于传统加工。