数控弧齿铣齿机的切削动力学研究

以一台数控弧齿铣齿机为例，分析了机床结构及其受力特点，结果表明，切削分力的大小和方向在从切入到切出的过程中变化很大，造成了铣齿过程的不稳定。通过测量刀具和工件间相对激振的频率响应曲线，分析出机床结构存在两个薄弱模态对应的模态频率。试验模态分析和机床结构有限元计算均验证了结构薄弱模态的存在，并得到了相应的振型特点。谐响应分析表明，机床每一切齿走刀过程的切入和切出期间，不同大小和方向的切削力激发了机床结构相应的薄弱模态。机床的自激振动试验验证了谐响应分析的结果，并得到了稳定的切削区间。     

CNC铣床切削颤振的动态性能试验分析

以一台大型数控内齿铣齿机为研究对象,结合切削颤振稳定性极限理论与动力学试验,测量机床刀具和工件间相对激振的频率响应曲线,并进行试验模态分析以及切削试验,得出机床振动的各个频率与振型.经对比,找出切削颤振的主振频率.     

基于自适应变分模态分解与功率谱熵差的机器人铣削加工颤振类型辨识

机器人铣削加工存在模态耦合颤振和再生颤振现象,有效地进行机器人铣削加工颤振类型的辨识是进行颤振精准抑制和保证加工质量的基础。为此,提出一种基于自适应变分模态分解与功率谱熵差的颤振类型辨识(AVMD-ΔPSE)方法。通过分析机器人铣削加工颤振特性和主导模态,将机器人铣削颤振分为机器人结构模态主导的模态耦合颤振和刀具-主轴结构模态主导的再生颤振两种类型。为了提取颤振敏感子信号,利用自适应变分模态分解方法对原始信号进行分解,根据功率谱熵和频率消除算法设计功率谱熵差颤振类型辨识指标,结合多组试验数据采用高斯混合模型自适应地确定辨识指标最佳分类阈值。颤振辨识试验表明机床铣削加工颤振辨识方法运用于机器人铣削加工中仅能识别颤振却无法区分不同的颤振类型,而AVMD-ΔPSE方法能准确有效地辨识和区分机器人铣削加工中的模态耦合颤振和再生颤振,为机器人铣削颤振的针对性抑制提供理论指导。     

精密龙门立卧平面磨床颤振监测分析与诊断

以某磨床厂的一台精密龙门立卧平面磨床为研究对象,针对其在加工过程中出现的颤振现象,综合采用加工过程振动监测、试验模态测试与振动阶次分析相结合的测试诊断方法,判断产生颤振的原因,确定引起磨削颤振的机床结构薄弱环节,并提出改进措施。研究结果表明,加工过程振动监测、振动阶次分析和试验模态测试相结合是一种行之有效的用于磨床颤振监测与诊断的测试分析方法。     

正交车铣偏心加工三维颤振稳定性的研究

针对正交车铣复杂运动产生变深度、变厚度的切削特性,基于其加工原理采用解析法提出三维颤振稳定域的理论模型.在模态试验基础上,仿真分析正交车铣偏心加工颤振稳定域叶瓣图,结果表明正交车铣加工产生颤振的条件除了与铣刀几何形状和啮合条件、机床结构的频响应函数、工件材料特性等有关外,主要与铣刀轴转速和切削深度密切相关.在正交车铣切削颤振稳定域试验过程中,切削力频谱分析的结果表明:当刀齿切入频率在力频谱中起主导作用时,切削过程是无颤振和稳定的;当系统结构模态频率在力频谱中起主导作用时,将产生颤振并测得切削力和表面粗糙度值都大于或高于无颤振情况.因此该理论模型及仿真结果可以有效预测正交车铣偏心加工颤振稳定性,为其加工表面质量和加工效率提供理论指导.     

车削Inconel 625锯齿形切屑形成对颤振影响的试验研究

为研究高温合金Inconel 625车削过程中锯齿形切屑的产生对颤振的影响,本文通过有限元软件对车削刀具、机床主轴等部件进行模态仿真,获取对应的模态频率;进行不同切削参数的车削试验,采集加速度信号并进行频域分析以获取其FFT功率谱。通过超景深显微镜观察切屑形态,并计算不同切削参数下的切屑锯齿化频率。对比仿真和试验结果发现:当切屑锯齿化频率接近于车床某部件的主振频率时,产生了较大的颤振峰值,这说明锯齿形切屑的产生会诱导切削颤振发生,对切削过程稳定性产生了不利的影响。     

基于模态柔度和能量分布的机床动态优化设计

使机床切削点动柔度最大值在整个工作频率范围内最小,是机床实现无颤振稳定切削和高精度切削加工的要求,也是对其进行动态优化设计所应达到的目标。基于模态柔度和能量分布的机床结构动态优化设计原理,实现了一种以降低切削点交叉动柔度值为目标的优化方法。该方法利用切削点交叉动柔度与模态柔度的关系,首先寻找薄弱模态,再分析薄弱模态上各部件和环节的能量分布,确定该模态上的薄弱环节,然后在一定的约束条件下,改进这些环节的设计参数,从而实现优化目标。以某型万能工具铣床为例,在整机建模分析计算的基础上,阐述了该优化方法的具体应用。通过模态柔度和能量分布计算,判明该机床的薄弱环节是横梁-水平主轴体系统,针对薄弱环节设计参数的改进实现其质量和刚度的优化,优化后的静柔度和模态柔度都有较大的降低,而固有频率则相应提高,切削点动柔度的最大值降低近18%。并在此基础上进行结构改进设计,改进前后机床的谐响应分析和切削试验对比结果表明优化方法有效地改善了机床的动态性能,再生颤振稳定性得到大幅提高。     

基于凤凰Ⅱ型铣齿机的弧齿锥齿轮数控加工模型

根据空间坐标变换原理,研究了凤凰Ⅱ型数控螺旋锥齿轮铣齿机机床的结构模型,进而建立了相应的机床加工坐标系;分析了展成法加工时传统机床和凤凰Ⅱ型数控螺旋锥齿轮铣齿机两类机床加工参数之间的转换原理,最终建立了基于凤凰Ⅱ型数控螺旋锥齿轮铣齿机的弧齿锥齿轮数控加工模型。     

数控机床主轴部件动态优化设计

在对某型数控车床进行空运转、切削及模态试验的基础上，确定了机床主轴部件动刚度薄弱是引起机床切削的结构颤振方面的原因。据此，建立了机床主轴部件的有限元动力学模型，并对主轴部件进行了静、动特性的计算和动态优化设计。     

基于有限元分析的滚齿SLD构建

针对稳定性耳垂线图(SLD)应用于滚齿颤振预测时存在动力学参数获取困难、切削深度难以确定等问题,建立了考虑滚刀刀杆柔性的三维滚齿系统动力学模型,通过滚刀极限切屑厚度与轴向进给量的关系计算滚齿系统动力学参数,并在此基础上绘制出滚齿SLD。设计了滚齿颤振实验方案,通过采集的实验数据分析平稳切削与颤振切削振动的特征量,确定颤振频率及颤振主体,证实了所建立的动力学模型及SLD的有效性。所提方法为滚齿工艺颤振预测、切削参数选取提供了一种新手段。