钛合金弱刚性结构件铣削加工稳定性研究

摘要

颤振是铣削加工过程中不容忽视的现象，一旦切削加工系统发生颤振，铣削力将发生剧烈变化，影响加工质量，损坏刀具和机床主轴。传统切削稳定预测模型在线性范围内可应用于车削和大径向的铣削加工中。对于小径向切宽铣削，传统模型的预测精度降低或者出现致命性错误。本文以某钛合金零件的工艺设计与优化为目标，探索了小径向切宽铣削的稳定预测模型，及其在生产中的应用。围绕零件的加工稳定性预测，本文主要工作如下：
　　 1. 对目标零件的机械加工工艺特点进行了分析，并通过有限元方法求得了零件基本模态信息以及零件受铣削力作用时的变形趋势。分析了弱刚度件的加工难点，以及弱刚度零件的一般加工方法及其特点。
　　 2. 以切削力系数模型为基础进行了铣削力建模。结合零件材料钛合金ZTC4的切削加工性试验得到了铣削力系数，为之后的加工稳定域仿真提供基础数据。同时，通过试验得到了大量切削力，切削温度和粗糙度数据，分析了基本切削参数对钛合金铣削加工的影响，为进一步的零件加工工艺及优化提供参考。
　　 3. 在当前颤振机理和稳定性预测研究模型的基础上，对铣削过程进行了动力学建模。以通用铣削稳定预测模型为基础，求解铣削稳定域并绘制稳定叶瓣图，分析了各因素对铣削稳定性的影响。建立了小径向切宽下的稳定预测模型。
　　 4. 通过工艺试验及目标零件加工试验，最终加工表面质量和形位公差可以达到生产要求，从而对模型的有效性进行了验证。
　　 本文对钛合金ZTC4切削加工性，弱刚性零件加工特点及其颤振机理，从理论和试验两方面进行了探讨和研究，为相关零件工艺优化的机理研究和应用提供了基础。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录、注释表

声明

第一章 绪论

第二章 目标工件刚度分析及变形预测

第三章 铣削力建模与钛合金ZTC4切削加工性研究

第四章 铣削加工过程中的颤振分析

第五章 铣削稳定域仿真与试验验证

第六章 总结与展望

参考文献

致 谢

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