薄壁结构件铣削加工稳定性分析研究

摘要

薄壁零件在高速铣削下由于低刚度、时变动态特性和高阶动态特性的影响，极易发生颤振，导致加工工件表面质量差、加工效率低下。本文主要围绕薄壁件铣削稳定性展开如下的研究：
　　本文针对薄壁件铣削刚度随进给不断变化且多模态耦合作用的特点，在传统的集中参数模型基础上建立刀具—工件铣削系统的多模态、变刚度动力学方程。针对频域解析法不能考虑铣削过程中非线性因素的影响，采用直接时域积分和庞加莱截面相结合判断系统稳定性。构建立了薄壁梁的关于进给位置、转速和轴向切深的三维稳定极限图。并分析了转速和进给位置构成的二维平面中，不同阶模态各自起主导作用的区域。此外，还采用了基于半解析的全离散法，分析了薄壁件铣削过程的失稳机制。
　　为了验证理论分析结果，对两端固支的薄壁梁进行了铣削加工试验研究。结果表明随着进给位置的改变，工件呈现完全不同的表面形貌，且由周期铣削力导致的强迫振动与由再生颤振形成的工件表面形貌完全不同，与理论分析结果趋势一致。
　　针对薄壁框模型的铣削动力学分析，本文首先应用有限元分析对离散加工进行响应分析，提取加工点处的频响函数得到离散分布的动力学参数。再对参数进行指数函数拟合，得到随进给过程的刚度变化函数。然后建立薄壁件关于进给位置、主轴转速和轴向切深的三维稳定瓣图，并阐述了再生效应、工件进给位置与稳定性之间的关系。

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第一章 绪论

1.1概述

1.2国内外发展与研究现状

1.3本文的研究方法与意义

1.4研究内容

第二章 薄壁件铣削稳定性分析

2.1引言

2.2铣削动力学模型

2.3铣削时域模拟

2.4薄壁铣削三维稳定性分析

2.5失稳机制

2.6材料去除对铣削稳定性的影响

2.7本章小结

第三章 薄壁梁铣削加工试验分析

3.1引言

3.2试验仪器及设计

3.3工件模态试验

3.4工件铣削加工试验

3.5本章小结

第四章 薄壁框模型

4.1引言

4.2薄壁框铣削动力学模型

4.3薄壁框的稳定性分析

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1主要工作总结

5.2工作展望

参考文献

致谢

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