基于广义多项式假设模态法的大型螺纹旋风铣削工件系统动力学分析

文章以大型螺纹旋风铣削的工件装夹系统为研究对象,将铣床卡盘、浮动支撑、抱紧装置,以及尾架简化为弹性约束,并将切削力假设为周期性“半正弦”激励信号,运用广义多项式模态假设法,建立了大型旋风铣削工件系统的动力学模型.基于Matlab编程平台,利用Runge-Kutta法对系统的动力学模型进行数值分析,以研究大型螺纹工件的浮动支撑、抱紧装置对螺纹动态响应的影响.分析结果表明:工件的动态响应是由系统固有特性与切削力特性共同决定,而且抱紧装置对工件动态响应影响显著.当引入抱紧装置后,只需选取较小的浮动支撑刚度就能有效的降低切削点处的动态响应.     

影响铣削颤振稳定性的因素与规律分析

应用Altintas切削颤振理论实现了铣削颤振的预测,并对影响铣削稳定性的机床系统因素进行了分析。研究发现,稳定性叶瓣图会受到机床的主轴-刀具系统模态参数影响,尤其是模态刚度、阻尼比和固有频率。另外,通过系统动刚度相同的条件下不同的阻尼比和模态刚度组合对铣削稳定性的影响分析发现,模态刚度对系统稳定性的影响要大于阻尼比的影响程度。分别对影响铣削加工稳定性的刀具参数、工件材料特性以及切削参数等因素及其对铣削稳定性的影响规律进行了分析。结果显示:减小刀具齿数、刀具螺旋角和刀具悬伸量,并增大刀具直径对于改善切削颤振有益;具有较小切向切削力系数和径向切削力系数的材料更容易实现稳定切削;减小铣削宽度,并采用顺铣方式,系统的临界切深更大。     

细长轴外圆旋风铣削振动响应分析与支撑方式的改进

以细长轴外圆旋风铣削系统为研究对象,通过三维软件建立细长轴类工件的仿真模型,分别按照外圆旋风铣床的双钳铁跟刀架和双旋转中心架的支撑方式在有限元分析软件中对工件的工况进行模拟,并采用移动切削力的思路对工件进行逐段采样的方法进行动力学分析,得出了各切削点的振动幅值,对比了不同支撑方式下细长轴零件的振动响应情况,并探究了跨距对最佳支撑方式稳定性的影响,为机床加工的稳定性奠定了基础。     

薄壁筒车削颤振稳定性预测

切削颤振是制约薄壁筒工件加工质量和效率的主要因素之一。采用半离散法对含有时滞项的动力学方程进行稳定性预测分析,结合薄壁筒工件切削振动试验,研究刀具、工件动力学参数匹配关系变化对切削加工稳定性的影响。通过仿真分析得出:随着刀具刚度或固有频率的提升,切削系统稳定性呈上升趋势,但过度提升刀具刚度并不会有效提升切削稳定性;在刀具与工件固有频率接近处,切削系统的稳定性较差;适当调整刀具动态特性参数有利于提高柔性工件切削加工的稳定性;切削过程中,时变的切削位置和工件尺寸会引起切削系统动态特性的变化。根据时变稳定性预测图,从稳定性分析角度解释了一次走刀切削试验中薄壁筒工件表面出现不同加工形貌的原因。     

切削SiCp/6005Al复合材料的PCD刀具磨损

为研究SiCp/6005Al切削时的刀具磨损机制及刀具磨损对切削力、切削温度、工件表面质量的影响，进行不同转速V和不同进给速度f下的切削试验，观察每组试验刀具切削后的磨损形貌，并通过监测动态切削力和切削温度来探究刀具的磨损机制。结果表明：工件转速提高使切削温度明显升高，但对切削力的影响很小；进给速度提高使切削力明显升高，而切削温度的变化范围较小。改变进给速度带来的力载荷变化是影响前刀面磨损的主要因素，改变工件转速带来的切削温度变化是影响后刀面磨损的主要因素。此外，刀具磨损是磨粒磨损、黏结磨损的综合作用结果，且刀具磨损会对切削力、切削温度和加工表面质量产生不利影响。     

基于功率键合图的数控切削系统动态模型及特性研究

利用功率键合图法构建数控切削系统动态模型,并对其动态特性进行分析。基于MATLAB进行仿真,根据仿真结果分析影响系统动态性能的关键因素,得到电机电流与切削力、电机电流与进给速度间变化关系;以及加工刀具与工件间摩擦、机床导轨摩擦、负载等参数对机床动态性能的影响,为数控切削系统参数的合理选择和系统优化设计提供参考。最后通过加工凸轮切削力实验,验证所建立的数控系统动态模型的准确性和方法的可行性。     

滚珠丝杠副系统抗共振特性分析

为了提高高速运动滚珠丝杠副系统的稳定性,避免结构共振,对滚珠丝杠副系统的模态特性进行有限元分析。探讨了螺母位置、支撑方式、工作台及两端支撑轴承对滚珠丝杠副系统模态特性的影响。最后,通过锤击法对滚珠丝杠副系统进行试验模态分析。结果表明:不同的需求场合需选择不同的支撑方式。工作台质量以及轴承的轴向刚度均影响进给系统的轴向变形模态,而轴承的径向刚度主要影响进给系统的弯曲变形模态,且试验结果与计算结果基本一致,本模型能较好地表征系统的动力学特性。     

航空薄壁件切削加工变形控制与实时监测研究

由于航空薄壁件刚度较低,工艺性差,容易发生切削变形,是机械加工中的难题。以减小航空薄壁件的变形为目标,采用有限元分析方法,分析工件在切削力作用下的变形;通过预先考虑薄壁件在切削力作用下的加工变形及其对应的变形回弹量,采用变形主动补偿的方法,在局部刀位点修正补偿刀具的切削深度。经有限元计算比较,补偿后刀位点的最大切削加工误差相对于补偿前降低95%以上,同时航空薄壁件的切削加工误差的分布更加均匀,误差值的变化波动范围更小;最后设计了一个切削力实时监测系统,对切削加工过程进行监测,形成了一种提高航空薄壁件切削加工精度的系统性方法。     

基于二维超声振动辅助的钛合金切削加工分析与试验研究

针对普通切削时钛合金表面质量较差的问题,将二维超声辅助切削用于钛合金的加工过程。对钛合金的超声振动切削理论进行分析,找出影响刀具运动轨迹及切削力的因素;设计基于二维超声振动的钛合金表面切削试验,研究超声振动对切削力、工件表面形貌以及刀具寿命的影响。结果表明:与普通切削相比,二维超声振动辅助切削可以有效降低加工中的切削力,减轻加工过程对刀具的冲击,提高刀具的耐用度;且在相同加工条件下,二维超声振动加工时的切削力下降了47.7%,工件表面轮廓平均高度减小了40.9%,刀具的使用寿命提高了近1倍。      

高速铣削系统动态分析及切削力测定

工件的切削加工与过程动态力学之间存在着必然的内在联系.由于铣削系统中的振动,特别高速铣削加工过程中的振动,在运用KISTLER测力计系统测量切削力时,通常会出现信号失真现象.为此,对铣削系统进行了动力学分析,测量了切削过程中工件的振动,估算了工件的惯性力、测力计等效质量和测定的力学数据增量.试验结果表明,高速铣削硬钢构件时的振动,是由较强的冲击、切屑以及共振所产生,这些因素在分析切削力和切削过程时不容忽视.