高速车铣加工三维颤振的稳定性分析与试验研究

针对立铣刀高速车铣加工,基于其切削原理采用解析法建立三维颤振稳定域的理论模型。在立铣刀四轴车铣加工模态试验基础上,仿真分析了颤振稳定域叶瓣图,结果表明立铣刀高速车铣加工产生颤振的条件与铣刀几何形状、工件材料、铣刀转速、切削深度和机床结构的频率响应函数等密切相关。在进行车铣切削颤振稳定域试验时,其切削力频谱分析的结果表明:当刀齿切入频率起主导作用时,切削过程是无颤振和稳定的;当系统模态频率起主导作用时,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对立铣刀车铣加工零件的加工效率和加工精度可提供相应的理论指导。     

压电-金属丝网块气体箔片轴承的静动态特性

在气体箔片轴承内添加压电陶瓷块和金属丝网块改进主动气体箔片轴承(AGFB)的结构,通过压电陶瓷块实现轴承径向预载的主动控制,同时通过金属丝网块提高轴承结构阻尼。首先,为了分析主动气体箔片轴承弹性结构的力学性能,提出耦合压电陶瓷块-金属丝网块子结构、波箔和顶箔的弹性结构力学模型;其次,采用耦合弹性结构力学模型和可压缩气体雷诺方程预测了主动气体箔片轴承的静态和动态特性;最后,针对不同参数对轴承动态性能的影响进行参数化讨论。结果表明：金属丝网块的过盈量和相对密度以及电压的增大均会导致轴承的动态直接刚度和阻尼系数增大,较小的名义间隙会导致轴承的动态直接刚度和阻尼系数较大。     

基于三维离散元法的沥青混凝土切削过程数值分析

采用试验机对沥青混凝土进行单轴压缩实验,测得沥青混凝土的弹性模量和抗压强度。以沥青混凝土的胶浆理论为基础结合颗粒流软件内置的本构模型建立PFC3D中三维的切削模型并进行虚拟实验校核模型参数。在不同的切削速度、切入角、切削深度和进给速度的切削条件下采用单因素和正交试验法研究刀具受到的切削力。从正交试验分析得出了一组切削力较小的最优刀具参数,此时切削速度v_c=5 m/s、切入角γ_0=45°、切削深度a_p=5 mm、进给速度v_f=1.32 m/min。     

基于离散元法的沥青混凝土振动切削过程的数值模拟

铣刨机作为沥青混凝土路面的重要养护机械,其需求量不断增长,国内自主研发高性能铣刨机已刻不容缓。数值模拟可以直观量化表达铣刨作业中铣刨刀具的受力情况,已经成为研究铣刨机整体性能的重要手段。基于三维离散元法建立符合宏观力学性能的路面模型,建立铣刨作业模型仿真量化铣刨作业过程的铣刨阻力,采用单轴压缩和劈裂抗拉试验测定沥青混凝土路面的抗压模量和抗拉模量,获得校核微观接触连接参数的宏观标准。利用三维离散元软件PFC3D编写算法生成具有不规则形状粗集料的离散元试件。通过建立运动学模型推导振动铣刨的临界条件表达式,研究附加不同振动方式对作业过程受力的改进情况,从而计算出铣刨机振动铣刨振幅和振频的优化组合数值,获得铣刨机较优的激振方式。