简易数控铣床切削振动研究

摘要

颤振，是金属切削加工过程中刀具与工件之间产生的一种强烈的相对振动，属于自激振动。颤振降低加工质量与切削效率，降低刀具、机床的使用寿命，产生污染周围环境的切削噪声，甚至导致人身伤亡与机床加工的重大事故，因而，对于颤振的研究具有较高的实际意义。 首先，介绍了基于“PC+运动控制器”结构的开放式数控系统。该系统采用工控PC/104主板SBC-456/E和CF卡等相关外设作为控制计算机，并以MCX314芯片为核心，系统软件采用分层、模块化和面向对象的设计思想，用户界面友好，操作方便，具有自动、手动加工方式、坐标位置实时显示、较强的编程能力、仿真加工和系统动态参数化配置等功能。最后将本系统应用于铣削试验研究课题中。 其次，对颤振的机理做了比较详尽的分析和研究，然后以铣削为对象，建立了两自由度的铣削加工颤振动力学模型。 然后，阐述了铣削试验方法。通过观察分析工件表面的切削表面和在机床切削点测得的振动信号，分析了铣削中的强迫振动和颤振现象。颤振随切削深度或切削宽度的减小，主轴转速的增大而不易发生。强迫振动随主轴转速、切削深度或切削宽度的增加而加剧。为选择改变切削用量，减小铣削振动指出了方向。 同时文中也分析了本研究工作的不足，提出了进一步工作的改进方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的提出背景及实际意义

1.2国内外的发展现状

1.2.1颤振机理与模型

1.2.2颤振预防与控制

1.2.3颤振的在线监视与控制

1.3论文课题意义与论文研究内容

1.3.1课题意义

1.3.2研究内容

1.4论文课题的主要工作

1.4.1实验前工作

1.4.2实验工作

第二章实验用数控铣床的平台的建立

2.1硬件结构实现

2.1.1 PC机的平台的建立

2.1.2 MCX314芯片的介绍

2.1.3运动控制卡与扩展板的设计

2.2软件结构实现

2.3数控铣床的建立

2.3.1原型数控铣床

2.3.2各组成部分的安装连接和数控铣床的调试

2.3.3数控铣床系统试运行加工

2.4本章小结

第三章切削颤振的机理及其理论模型

3.1再生颤振形成机理

3.1.1再生颤振系统

3.1.2系统微分方程模型

3.2再生颤振的特点

3.3铣削过程理论模型

3.4本章小结

第四章铣削实验研究

4.1传感信号的选取

4.2实验系统的构成

4.2.1加速度传感器

4.2.2数据采集分析系统

4.2.3机床

4.2.4微型计算机

4.3实验数据分析

4.3.1机床和刀具的固有频率的测试试验

4.3.2稳定铣削对比试验

4.3.3颤振的识别

4.3.4铣削颤振对比试验

4.4本章小结

第五章总结与展望

5.1全文总结

5.2工作展望

致 谢

参考文献

作者介绍