变速切削方法的减振原理

在深入研究机床加工系统在变频激励力作用下振动响应规律的基础上,系统地论述了变速切削方法的减振原理。理论分析和试验结果表明,变速切削过程的振动响应是机床加工系统在变频激励力作用下的振动响应,它远比在恒频激励力作用下的振动响应小,这是变速切削方法之所以具有显著减振效果的最为本质的减振机理。     

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。     

液压振动DF深孔钻

介绍了液压振动钻削及DF深孔钻的特点,重点介绍了具有液压振动切削和单管喷吸钻双重功能的深孔加工机床的结构组成及工作原理。     

基于磁流变液减振器的抑制深孔钻削颤振研究

深孔机床在钻削加工中出现颤振,会导致加工精度和效率降低、刀具与机床寿命缩短和有害噪声的产生。因此对颤振和其抑制技术的研究至关重要。通过对磁流变液效应机理以及工作原理的研究,设计出基于挤压模式的自适应磁流变液减振器,将其安装在深孔机床上。建立动力学模型并求得动力学方程,通过MATLAB的Simulink平台对动力学模型进行仿真,对比分析在不同转速下安装减振器的系统与未安装减振器系统的振动图形。结果表明:磁流变液减振器可以大幅、迅速地衰减振幅并缩短振动周期,因此自适应磁流变液减振器对机床切削颤振具有很好的抑制作用。     

机器人旋转超声钻削与机床钻削CFRP/铝合金叠层构件切削力对比实验研究

针对现有机器人钻削叠层构件时存在颤振显著、钻削力大等问题，采用超声加工与机器人加工相结合的技术，实现CFRP/铝合金叠层的高效低损伤加工方法。开展了机器人旋转超声钻削(RRUD)、机器人钻削(RD)和机床钻削(MD)叠层构件钻削力对比实验。实验结果表明，与机床钻削相比，机器人钻削的钻削力显著恶化，钻削CFRP和铝合金时最大增幅分别达到28.19%和61.73%。旋转超声振动的引入有效抑制了钻削力的增大，当主轴转速为5000r/min时，机器人旋转超声钻削力接近机床钻削。     

枪钻深孔加工颤振稳定性及振动加工技术综述

深孔枪钻加工中的颤振问题,严重地影响了产品的加工质量和机床的效率。以钛合金小直径深孔的枪钻加工为研究对象,从实验研究、理论分析、颤振预测、振动加工等几个方面,对目前小直径深孔枪钻加工技术进行分析,为后续的枪钻深孔加工钻削稳定性与振动加工技术的基础研究提供理论依据。     

切削参数对内置式减振镗杆振动影响的研究

深孔加工中镗杆的颤振严重影响深孔的表面质量,而切削参数对内置式减振镗杆振动有很大的影响。为解决这一问题,建立基于有限元分析软件ANSYS的内置式减振镗杆仿真模型,加载应力载荷;采用单因素分析法,研究镗削过程切削参数对内置式减振镗杆刀尖最大振动幅值的影响,得到不同切削参数对内置式单减振镗杆刀尖幅频特性曲线;最后由幅频特性曲线归纳出切削参数对内置式减振镗杆切削状态的影响规律。所得结论为内置式减振镗杆在实际镗削精加工中应用提供参考。     

基于电流变效应的车削颤振预报控制技术的研究

将电流变减振技术引入机床切削系统,研制了车床横刀架电流变液减振器。通过流变学动态模量测试方法,求得了该系统的附加阻尼和附加刚度,并对该系统振动响应特性进行了理论分析。研制开发了基于电流变效应的车削颤振预报控制系统。预报控制试验结果表明,利用该系统可以对机床切削颤振实施有效的预报控制。     

超声振动改善深孔镗削加工质量

深孔加工在航空发动机制造过程中广泛存在,由于其刚性弱,静态让刀量大,导致加工颤振和刀具磨损严重,使得其加工质量难以得到保证。超声振动切削作为一种特种切削加工手段,具有降低切削力,提高系统刚性和抑制加工颤振等优势。将超声振动应用于深孔镗削,进行了断屑条件验证,孔径误差测量,已加工表面粗糙度测量以及表面形貌观测等试验。试验结果表明,超声振动镗削能够有效缓解深孔镗削过程中的堵屑问题,减小孔径误差和表面粗糙度,抑制切削颤振,从而改善深孔镗削加工质量。     

超声轴向振动钻削机构的设计与研究

基于振动切削机理研制出一种轴向振动钻削机构,并将该机构应用于立式加工中心上对难加工材料进行切削加工实验.结果表明,超声振动钻削具有传统孔加工技术无可比拟的工艺效果.可提高小直径深孔的加工质量和效率,实现了在难加工材料上进行深孔的钻削加工.     

金属切削过程中自激振动的实验分析

通过实验,分析说明切削颤振的振动频率主要由机床切削系统的模态固有频率决定,摩擦自激振动是导致切削颤振的主要原因。     

微细深孔超声轴向振动钻削装置的设计

超声振动钻削属于脉冲式的断续切削。在深孔加工方面具有普通孔加工技术无法比拟的工艺效果。文章介绍了作者基于高频振动切削原理设计的一台超声轴向振动钻削装置的结构。并将该装置用于立式加工中心上对铝、铜等材料进行了切削加工实验。实验结果表明，超声振动加工可提高微细深孔的加工精度和表面质量。这种方法特别适合于软质材料的微细深孔的精密和超精密加工。     

振动切削中刀尖圆弧半径对难切削材料加工的影响

通过对振动切削和传统切削的再生颤振发生机理的仿真计算,提出了在振动切削中采用较大刀尖圆弧半径刀具的加工方法解决难切削材料加工中的再生颤振及刀具强度问题。实验证明了这一新加工方法的有效性,并取得了精度高、稳定性好的加工效果。     

振动钻削改善孔壁粗糙度的因素分析

在振动钻削试验的基础上，通过对加工过程和钻削结果的观察和分析，全面论述了振动钻削改善孔壁粗糙度的原因。即振动钻削改善孔壁粗糙度是因为它具有以下的有利因素：良好的断屑和排屑效果，充分的润滑，对切削振动的抑制，对积屑瘤的消除以及对已加工孔壁的往复熨压抛光作用等。     

最小量润滑在振动钻削中的应用

为了有效地发挥最小量润滑(Minimum quantity lubrication,MQL)在钻削加工中的冷却和润滑性能,把MQL和振动钻削技术结合起来,对MQL在钻削加工(尤其是振动钻削)中的作用效果进行理论分析和试验研究,并对加工中的最大轴向力和表面粗糙度进行测量.研究结果表明,与普通钻削相比,振动钻削能够有效改善MQL的作用效果,通过合理选择参数,能使最大轴向力明显减小,表面粗糙度显著改善;增大振幅是提高MQL作用效果的有效途径,能够降低表面粗糙度,提高加工质量.     

实时振动数据驱动的薄壁件平铣工艺参数自适应优化

为减小加工振动对薄壁件平铣（端面盘铣）加工质量及效率的影响,提出一种实时铣削振动数据驱动的平铣工艺参数自适应优化方法。首先根据再生效应原理建立薄壁件平铣颤振稳定性模型。其次将薄壁件平铣过程中前一个工步内的实测振动数据分为若干段,以此模拟其材料去除过程,对各段铣削振动数据进行分析,由有限元单位力法和优化STD法分别识别出薄壁件刚度和各材料去除阶段模态频率及阻尼比,并由此导出薄壁件单模态频响函数,将其代入颤振稳定性模型求解稳定域叶瓣图并做插值处理后即可确定包含材料去除信息的薄壁件三维颤振稳定域叶瓣图。基于此,以避免铣削颤振、共振和满足机床性能要求为约束条件,以材料去除率最大为目标,利用遗传算法计算薄壁件下一个工步较优的工艺参数,如此循环进行,直到完成薄壁件加工。最后,通过某型飞机垂尾薄壁装配界面平铣试验验证该方法的可行性和有效性。由试验结果可看出,采用优化后的加工工艺参数,能使薄壁装配界面粗加工过程表面粗糙度从Ra 3.2提升为Ra 1.6,加工效率提高33%。     

Milling force vibration analysis in high-speed-milling titanium alloy using variable pitch angle mill

Chatter may cause fast wear of tools and poor surface quality of the workpieces at high cutting speed and it will happen on different process parameters; how do we select the suitable cutting speed to suppress the chatter? In this paper, a signal analysis method for milling force and acceleration is adopted to identify chatter, which can obtain the results not only in frequency of chatter but also in the contribution for milling force at different frequencies. Through the milling experiment, the machining vibration behaviors of milling Ti–6Al–4V with variable pitch end mill were investigated. Milling force and acceleration signals obtained from experiment were analyzed and compared at stable and unstable milling processes. The experimental results show that when the chatter occurs, milling forces were found to increase dramatically by 61.9–66.8% compared with that of at stable cutting; machining surface quality became poor and machined surface roughness increases by 34.2–40.5% compared with that of at stable cutting.     

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。