再生型切削颤振系统极限切削宽度探究

建立了数控再生型切削颤振系统的模型,推导再生型切削颤振的系统极限切削宽度计算公式.通过具体的试验和数学公式,基于Simulink对极限宽度进行仿真,能够很好地归纳出再生型颤振系统极限切削宽度,对实际加工有很好的指导作用.     

基于变结构刚度的精密孔镗削颤振抑制新方法

精密孔镗削过程中容易出现颤振现象,它会导致加工精度低和表面质量差等问题。为了解决此问题,首先针对镗削过程中最为常见的再生型颤振建立了动力学模型,并在此基础上,分别讨论了主轴变速方法和变结构刚度方法对切削颤振的抑制机理,对比两种方法发现：它们的抑振机理异曲同工,但是,变结构刚度方法能够避免主轴变速法对刚性较低的切削系统不适用的缺点。其次,为了能对精密孔镗削过程施加变结构刚度法来抑制颤振,本文设计制作了一种基于磁流变液的智能镗杆,通过调节外加磁场强度的大小实现刚度和阻尼特性参数的无级变化,改变机械系统的动态特性,从而达到抑制颤振的目的。最后在车床CA6140上搭建了磁流变智能镗杆的颤振抑制实验系统,通过一系列的实验发现：该方法能够快速高效的抑制镗削过程中产生的颤振,并且使加工表面的粗糙度从Ra 10μm降至Ra 1.5μm,大幅度提高了加工表面质量。     

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。     

再生型切削颤振诊断技术的研究

本文着重讨论了再生型切削颤振的诊断原理和诊断方法。理论分析和试验结果都证明,再生型切削颤振系统的稳定性与被切工件前后两转向振纹的相位差ψ存在某种对应关系;因此,可通过实际测量切削过程中相位差ψ的大小来诊断现场加工中发生的颤振是否属于再于型颤振。相位差ψ与颤振频率、工件转速有关,为使诊断结果准确可靠,本文试验工作采用了频率细化技术。     

振动钻削的变速减振特性分析

钻削加工中的切削颤振是十分有害的 ,它严重地影响加工精度和生产率的提高 ,降低机床和刀具的寿命。振动钻削方法具有消减切削颤振的特殊功能 ,能够取得良好的加工效果。根据振动钻削所具有的变速切削特性 ,提出了振动钻削的变速减振新概念。在深入研究了机床加工系统的振动响应规律和振动变速切削减振的能量化原理的基础上 ,揭示了振动变速切削的瞬态不充分响应的减振本质。     

切削系统可变刚度结构及其颤振控制方法的研究

就电流变材料在切削颤振在线控制中的应用进行了研究,提出了几种用于控制镗削颤振的智能型颤振抑制装置.根据电流变材料的非线性振动特性和再生型颤振控制理论提出了切削颤振的变刚度控制方法.给出的仿真试验结果验证了该方法的有效性.     

再生型机床切削颤振系统稳定性极限预测

机床切削加工一般都是在有振纹的表面上进行的,由振纹再生效应引发的再生型切削颤振是机床切削颤振的主要形态.本文推导了再生型切削颤振系统极限切削宽度随机床主轴转速变化的理论计算公式,提出了机床切削系统稳定性极限预测方法,并就试验系统的切削稳定性极限进行了预测,实测结果表明,试验结果与预测结果基本相符.     

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。     

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。     

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。     

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。     

插铣过程中稳定域研究现状

切削系统稳定性是插铣技术加工领域中的重要研究内容,插铣切削加工中很多优点的体现必须以无振动稳定切削的实现为前提。稳定域预测的准确与否直接关系到能否有效抑制切削颤振,而切削颤振直接影响工件的表面粗糙度和尺寸精度,刀具磨损和破损以及加工效率等。本文通过求解稳定域的一般步骤,综述稳定域研究现状。通过列举稳定性边界的判别的不同算法,分析和对比各种算法的优缺点,并总结插铣切削过程中稳定性研究存在的问题。     

基于数值模型的数控加工中切削力与稳定域仿真

针对数控铣削加工工艺参数选择存在的问题,以球头铣刀高速铣削过程为研究对象,建立了考虑机床-刀具-工件系统振动的非线性动力学模型,分析了铣削力中的动态分量对切削颤振的影响,在考虑再生颤振的基础上建立非线性动力学模型.基于动态铣削力建模和颤振稳定域分析计算,提出了机床切削系统稳定性极限预测方法,并对其进行仿真分析,为铣削加...     

基于变速切削方法抑制再生颤振的研究与应用

在分析各种抑制切削颤振方法的基础上,通过利用变速切削方法抑制再生颤振的实验,给出一定切削条件下的实验结果,该实验结果显示了变速切削在抑制再生颤振方面的突出效果,并进一步分析了变速切削方法在抑制再生颤振上的应用前景。     

整体叶轮非均匀加工余量颤振稳定域仿真与试验研究

针对整体叶轮加工过程中半精/精加工工艺,提出一种基于再生型颤振控制的整体叶轮非均匀余量加工工艺优化策略。借助有限元分析软件获取工艺系统的近似铣削力系数和固有频率,基于再生型颤振分析理论建立了均匀余量叶片和非均匀余量铣削加工稳定性极限叶瓣对比图。最后通过对均匀余量和非均匀余量两种叶片进行切削试验验证,证明了该非均匀余量工艺优化设计策略对抑制颤振有明显的效果,对整体叶轮实际加工和生产有一定的指导意义。     

数控小尺寸铣削刀具切削稳定性研究

在较大功率的数控机床上进行铣削加工时,直径小于ф25mm铣刀的切削稳定性受到了一定程度的限制。通过实验和仿真研究了数控铣削加工的颤振稳定性,分析了刀具直径、装刀悬伸长度以及工艺系统刚度对颤振稳定域的影响。研究表明:采用较大的刀具直径和较短的安装悬伸长度,可以提高切削稳定性,同时也提高了极限轴向切削深度。通过颤振稳定域极限切深波瓣图,能有效地预报最大轴向切削深度下的切削速度,可较好地挖掘机床的切削潜能。     

加工误差补偿的内车削再生颤振辨识与鲁棒控制

为解决内部车削再生颤振以及加工误差问题,提出了一种基于加工误差补偿的内车削再生颤振辨识与鲁棒控制方法。首先通过第一分量法实现了切削力模型参数辨识。然后利用上一步确定的切削力模型参数,综合考虑与颤振再生特性相关的时滞项,以及切削力和柔性镗杆模型的不确定性,设计了一个鲁棒稳定控制器用于解决内部车削过程中再生颤振控制的关键问题。进一步前馈项来消除杆端偏转,有效实现了加工误差补偿。最后通过模拟内车削过程的实验证明提出方法可以得到切削系数和重叠因子的合理估计,并且可以提升切削过程颤振抗扰度,降低了切削力直流分量引起的柔性杆挠度误差。     

不分离型超声椭圆振动切削试验研究

超声椭圆振动切削在分离切削区能够有效地降低切削力、抑制加工过程颤振、提高零件表面加工质量和延长刀具的使用寿命,为此已成功地应用于精密和超精密加工领域.为更充分发挥超声椭圆振动切削技术的优势,拓宽其应用领域,在深入分析椭圆振动切削过程和表面微观形貌形成机理的基础上,通过具体的切削试验验证超声椭圆振动切削在不分离区仍然具有降低切削力、抑制加工颤振、降低已加工表面粗糙度等优势特性.同时,不分离型超声椭圆振动切削的加工效率是分离型椭圆振动切削的2～3倍,进一步提高超声椭圆振动切削的加工效率.但是,这些特性在不分离切削区随着速度系数的增加而逐渐减弱,当速度系数大于3以后,这些切削优势特性基本消失.     

切削加工系统再生颤振机理的研究概况

再生颤振是金属切削加工过程中的一种常见现象,也是影响零件加工质量和限制生产率提高的主要因素之一。本文分别从线性和非线性颤振理论的角度,综述了国内外对再生颤振理论的研究概况。     

金属切削加工的颤振及避振分析

针对规避切削颤振问题,应用相对切削速度概念,提出了速度型动态切削力表达式以及车削或镗削的振动力学模型。通过对速度型动态切削力分析,解释了切削颤振产生的机理,给出了颤振发生的必要和充分条件。同时指出,在较大的切削速度范围内,存在一个或两个相对稳定的切削速度区域。如果公称切削速度处于该稳定区域,即使背吃刀量较大,系统也不易发生颤振。这种相对稳定的切削速度区域是可以预估的,文中给出了预估公式及预估方法,并由实验分析验证。依据能量原理提出的极限背吃刀量指标是预防颤振发生的有效预估指标,极限背吃刀量的表达式也解释了变速切削技术抑制颤振的原理。