车削加工中大螺距螺杆的振动特性研究

摘要

大螺距螺杆作为汽车覆盖件、核电件等重型设备的关键部件，起着传递扭矩和精度的作用。车削大螺距螺杆过程中机床、刀具和工件所产生的振动，引起刀-工切削接触关系不断发生变化，导致切削层后的的改变，引起切削力发生变化，使切削过程处于不稳定状态，直接影响螺纹加工质量和加工效率。因此，有必要探究车削加工中工件的振动特性，从而控制工件表面质量。
　　本文在国家自然科学基金项目“基于广义动力学空间的高进给切削刀具振动磨损”支持下，研究了机床结构、机床振动及切削力引起的大螺距螺杆振动响应，通过车削实验，揭示了大螺距螺杆车削振动特性，并利用瞬态切削力对大螺距螺杆车削稳定性进行分析与评价。
　　首先，基于机床结构对大螺距螺杆加工系统进行子结构划分。借助欧拉-伯努利梁理论和试验频响函数建立了基于机床结构的机床主轴-卡盘-大螺距螺杆系统的大螺距螺杆频响函数预测模型，优化辨识得到结合面参数，并用实验证明了辨识结果及大螺距螺杆频响函数预测模型的准确性。
　　其次，针对车削加工中，大螺距螺杆受机床、刀具等多激励的影响这一问题，运用大螺距螺杆振动测试方法对加工过程进行探究，通过机床空转实验，获取机床振动激励对其的振动响应，进一步通过对精加工切削实验进行数据处理，分析获得不同扩宽方式、螺距、工件材料下机床与刀具振动特性。
　　最后，通过对多种工况条件下车削大螺距螺杆的振动特性试验研究，采用单因素对比分析法，揭示了加工过程中系统振动特性和刀具所受瞬态切削力对工艺条件的响应特性，为大螺距螺杆车削稳定性的评价与控制提供了有效依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 响应耦合法的研究现状

1．2．2 切削颤振研究现状

1．2．3 大螺距螺杆车削稳定性研究现状

1．3 本课题主要研究内容

第2章 大螺距螺杆加工工艺及系统模型建立

2．1 大螺距螺杆车削加工工艺

2．2 车削大螺距螺杆系统振动分析

2．3 车削大螺距螺杆系统激励组成

2．3．1 机床激励

2．3．2 工件离心力激励

2．3．3 切削力激励

2．4 本章小结

第3章 考虑机床结构的大螺距螺杆振动响应

3．1 大螺距螺杆频晌函数预测

3．1．1 大螺距螺杆频响函数预测模型

3．1．2 大螺距螺杆任一截面频响函数预测

3．1．3 结合面参数辨识方法

3．2 模态锤击试验方案

3．2．1 试验材料及设备

3．2．2 试验设计

3．3 试验结果与优化辨识分析

3．4 本章小结

第4章 车削大螺距螺杆的多激励振动晌应

4．1 机床振动特性

4．2 精加工大螺距螺杆振动特性

4．2．1 左扩宽切削振动特性

4．2．2 右扩宽车削振动特性

4．2．3 左、右扩宽车削大螺距螺杆振动特性对比

4．3 不同螺距大螺距螺杆振动特性

4．3．1 不同螺距左扩宽切削

4．3．2 不同螺距右扩宽切削

4．3．3 不同螺距左、右扩宽车削大螺距螺杆振动特性对比

4．4 不同材料大螺距螺杆振动特性

4．4．1 不同材料对左扩宽振动特性影响

4．4．2 不同材料对右扩宽振动特性影响

4．5 本章小结

第5章 大螺距螺杆精加工参数优化

5．1 车削1 8mm螺距螺杆瞬态切削力及其加工表面粗糙度分布

5．2 车削20mm螺距螺杆瞬态切削力及其加工表面粗糙度分布

5．3 不同轴向加工余量的瞬态切削力及其加工表面粗糙度分布

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及其他成果

致谢