薄壁环形工件车削颤振有限元分析及试验研究

为了避免薄壁环形工件在车削时发生颤振影响加工质量,采用有限元仿真和试验验证结合的方法进行研究。利用ABAQUS软件提取不同壁厚下工件的模态参数,对工件振动规律进行分析;通过锤击试验测量工件模态参数并进行验证,通过数值仿真生成稳定性叶瓣图,结合车削试验对工件振动规律进行验证。研究结果表明,随着工件厚度变小,工件固有频率随之变小,对激振响应更敏感;越靠近自由端,工件刚度越低,车削稳定性越差,容易出现车削颤振现象。该项研究为薄壁环形零件车削时参数的合理选择与车削颤振的控制提供参考。     

铝合金A357车削加工工件表面温度场研究

针对铝合金车削加工过程中工件表面温度难以准确测量和精准控制的问题,基于有限元软件建立铝合金A357的二维切削仿真模型;通过切削仿真分析得出不同切削速度和切深下的工件表面温度场分布规律;设计一种用于车削加工过程中在线测量工件表面温度的实验装置;通过车削实验,得到了切削过程中工件表面温度变化趋势。结果表明：该切削仿真模型可以有效地预测工件表面温度,为进一步分析精加工工件尺寸偏差、提高工件加工表面质量提供参考依据。     

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。     

细长轴工件切削颤振的研究

对细长轴工件切削加工中的颤振效应进行分析,通过激振实验,对细长轴工件切削系统的主切削抗力方向的动态特性进行实验研究,得出结论:细长轴工件使得整个切削系统的一阶固有频率降低,二阶固有频率提高。综合考虑,整个切削系统建立了两自由度模型,分析了细长轴工件切削系统的切削颤振以及稳定性条件。     

车削加工过程中轴类工件频响函数的快速预测

轴类工件在车削加工过程中由于材料去除,其动力学特性会实时变化。快速准确预测工件频响函数是构建车削稳定性极限图,防止车削颤振的关键环节。通过分析轴类工件连接界面的变形特性,发现刚性耦合条件下的频响耦合子结构法在预测轴类工件频响函数时具有局限性。在此基础上,考虑连接界面刚度影响因素,推导出连接界面刚度的计算方法,利用柔性耦合条件下的频响耦合子结构法建立了加工过程中轴类工件频响函数求解快速预测模型。试验与理论分析结果表明:柔性耦合模型能够快速准确地预测轴类工件随材料去除时的频响函数变化;与刚性耦合模型相比,柔性耦合模型对频响函数预测的准确性受工件尺寸变化影响较小,模型应用范围更广。     

关于逆向车削加工细长轴误差的力学分析

针对细长轴车削加工，分别在两种不同装夹条件下(一端卡盘夹紧、一端顶尖支承和两端顶尖支承)进行正向切削和逆向切削时的工件变形进行了力学分析，建立了正逆向切削工件在切削力作用下产生弯曲变形的解析模型。具体算例表明：逆向切削时工件的弯曲变形以及由此引起的加工误差远小于同等条件下正向切削的变形和误差。该模型及分析结果可用于细长轴加工的工艺设计。     

高刚度数控车床主轴有限元分析

基于对具有硬质车削功能的高刚度数控车床的主轴相应的高精度、高刚度要求,在对主轴分析研究的基础上,采用弹簧阻尼单元模拟轴承支承,建立主轴的有限元模型,进行静、动态特性分析,并对固有频率随轴承支承刚度的变化关系进行了模拟研究。计算结果表明,采用该方法分析高刚度数控车床主轴单元可以得到满意的结果,为工程设计提供了一定的参考。     

数控车床切削效率与稳定性研究

为了研究数控车床高效稳定切削机理,建立了刀具侧颤振动力学模型,应用计算机模拟仿真有限元分析技术和仿真结果指导下的实验对比,分析了车削系统重叠系数、单位切削宽度上的切削刚度系数、主振系统阻尼比对稳定性瓣图的影响,用实验验证由仿真技术研究的颤振稳定性瓣图的有效性。实验证明:选择颤振稳定性瓣图的稳定区域的切削速度,可以大幅度增加切削宽度,实现高效切削。     

内螺纹车削颤振的稳定性分析

通过综合考虑振型耦合颤振效应、再生颤振效应和摩擦型颤振效应等3方面的主要因素,建立了基于这3个方面因素的动力学模型,分析了刚度主轴与切削法方向夹角、摩擦角对颤振的影响规律,找到了能够避开大、小刚度主轴相近的内螺纹车削的刀杆截面。     

高速精密车削中心主轴系统动态特性的研究

高速精密车削中心主轴系统的动态特性对高速精密加工的系统稳定性和加工精度会产生重要影响.应用试验方法研究了高速精密车削中心主轴系统在安装工件后动态特性的变化规律.研究表明在安装了不同的工件后主轴系统的固有频率随着工件悬臂长度而呈下降趋势,但在局部长度下当阻尼的增加超过刚度减少,则系统的动柔度反而下降;主轴夹紧力越大,其整体系统固有频率越高,而阻尼则呈下降的趋势;不同的工件材料在大悬臂长度时动态特性相差较大,但在小悬臂长度时的动态特性相差较小.