多孔材料高速微铣削系统动力学建模与实验研究

摘要

随着对新型材料的不断探索，多孔材料正在迅速的渗透到诸多领域，而微铣削加工技术基于加工速度快、成本小等特点，特别适合于多孔材料微型零件的成型与制造。零件使用性能、寿命与加工环境及加工表面质量等密切相关，而加工工艺参数的合理选取发挥着关键性作用。本文主要围绕多孔材料微铣削加工动力学建模、稳定性影响及零件加工表面质量等内容展开分析，目的是确保稳定的加工过程及减少微铣刀的损坏，使零件达到预期性能并拥有足够长的寿命。主要工作如下：
　　首先介绍多孔材料的基本定义、特性，对孔系构型进行简化并建立多孔材料等效刚度关系。然后建立多孔材料微铣削加工的动力学模型，分别分析微铣刀和多孔材料工件的刚度、阻尼率和固有频率等参数对稳定性的影响。在理论分析的基础上，进一步展开多孔材料微铣削加工工艺参数影响的实验研究，即刀具的状态监测。初步建立微铣削力信号、振动信号和铣削温度信号与主轴转速、轴向切深和进给速度之间的关系，刀具的磨损情况间接反映了多孔材料加工参数选取得当与否。最后分析多孔材料工件加工表面质量，并将结果与工艺参数联系起来。
　　本文对多孔材料孔系构型简化、等效刚度、微铣削动力学模型、稳定性、刀具状态监测相关实验设计与加工表面质量等内容做了详细具体的论述，从理论和实践来讲这对于确保稳定加工环境、改善零件质量的贡献不可磨灭。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状和发展趋势

1.3 微铣削中的关键问题

1.4 本文研究目的及主要内容

第二章 多孔材料几何结构简化与刚度等效分析

2.1 多孔材料孔系构型与简化建模

2.2 多孔材料刚度特性的等效建模

2.3 本章小结

第三章 微铣削动力学系统建模与多孔材料加工稳定性实验

3.1 概述

3.2 仅考虑刀具柔性的动力学建模与稳定性分析

3.3 基于柔性刀具-柔性工件的多孔材料微铣削动力学建模分析

3.4 本章小结

第四章 多孔材料微铣削加工工艺参数影响实验研究

4.1 多孔材料微铣削的实验设计

4.2 微铣削力实验与影响因素分析

4.3 铣削温度实验与影响因素分析

4.4振动实验与影响因素分析

4.5 本章小结

第五章 多孔材料微铣削加工质量研究

5.1 离线数据测定

5.2 加工表面质量实验

5.3 微铣刀状态磨损分析

5.4 本章小结

总结与展望

1.课题研究总结

2.研究工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢