内孔拉削负载计算模型优化及其试验验证

摘要

拉削加工技术具有加工精度高、加工范围广、生产效率高和操作简便等优点，被广泛应用于航空航天器械、海洋装备和汽车零部件等高精密加工制造领域。然而伴随关键部件的高精化标准逐渐升高，大量学者开始致力于研究如何实现提高拉削加工精密化、平稳化和高效化。因此，如何详细描述拉刀在拉削过程中的负载特性，以便于优化拉刀和拉削过程的工艺参数，抑制拉削过程的振动，提高零件加工质量，具有非常重要的理论与实际意义。
　　本文针对拉削机床制造企业(作者工程实践企业)在加工工艺提升方面的需求，以卧式拉床为拉削加工试验平台，提出内孔拉削负载的建模思路。基于传统的切削建模理论，提出切削与刮削并存原理，同时引入切削和刮削权重配比系数调整每个拉刀刀齿的切削与刮削量所占的比例。
　　论文主要工作和成果如下：
　　（1）卧式拉床硬件系统和软件系统分析。依据实际拉削工艺要求，对拉床底座、床身等机械结构进行分析。同时，详细分析了拉床电气控制回路的设计和选型。
　　（2）数据采集硬件系统和软件系统分析。依据采样性能指标，对数据采集系统进行硬件设计选型和软件程序设计。
　　（3）建立拉削负载计算模型。基于传统切削负载模型建立本文的单齿拉削负载模型；同时根据实际拉削工况，提出刮削力模型和切削刮削权重配比系数；最后基于单齿拉削负载计算模型建立多齿拉削动态负载计算模型。
　　（4）多齿拉削负载计算模型的仿真分析。利用MATLAB对多齿拉削负载计算模型进行数值计算仿真。
　　（5）多齿拉削负载模型的试验研究。搭建拉削试验研究平台，以200Hz的频率采集液压缸的运行位移、速度、压力数据，并通过得到的试验波形与仿真得到的理论波形进行对比研究。讨论了工件圆弧效应、刀齿的刮削效应和刀齿数的周期特性对拉削负载建模的影响。

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第1章 绪 论

1.1课题的背景和意义

1.2课题的国内外研究现状

1.3论文研究内容和结构

第2章 拉削试验系统总体设计

2.1系统工艺原理及性能指标

2.2硬件系统设计

2.3软件系统设计

2.4 本章小结

第3章 内孔面拉削动态负载计算模型

3.1拉削负载计算模型特征分析

3.2单齿拉削负载建模

3.3多齿拉削动态负载建模

3.4本章小结

第4章 内孔面拉削负载特征数值模拟及试验研究

4.1拉削负载特征仿真实验

4.2试验分析

4.3 本章小结

第5章 总结和展望

5.1工作总结

5.2工作展望

致谢

参考文献

附录