细长轴类工件车削加工研究

摘要

车削细长轴时，由于长径比大，在切削力作用下会产生弯曲变形与振动，故细长轴的车削加工目前仍是一个工艺难题。当前该问题的解决主要靠操作者的经验，因此对工人的技术水平要求很高，且效率很低。在科技高速发展的今天，对零件加工精度的要求越来越高，设计和制造的高效与自动化是今后发展的必然趋势，传统的加工方法很难满足加工精度和生产效率的要求，因此寻找解决细长轴车削加工难题的突破口就显得尤为重要。能否找出一种理论分析与试验相结合的方法，定量研究细长轴车削时的弯曲变形及尺寸误差的影响因素，寻求减小尺寸误差的方法，这对于细长轴车削加工具有重妻的理论意义和应用价值。
　　 细长轴车削加工实质上是研究恒定转速的细长轴在旋转并移动的载荷下的响应问题。国内外都在努力尝试对细长轴车削时的机理做进一步理论研究，由于细长轴的刚性差和易振动的特点从而使对细长轴车削时产生的振动进行控制成为提高细长轴加工质量的关键和首选目标。本文对细长轴两边的支承及跟刀架作了简化处理，建立了车削加工时细长轴的受力模型，并在此基础上得出了无车削力作用时细长轴自由振动的振动方程和有车削力作用时的细长轴的受激振动方程。对可能产生的各种振动如扭转振动、轴向振动、切向振动进行了分析解释。
　　 本文利用ANSYS10.O软件的强大工程有限元分析功能对细长轴车削加工进行了模态分析和车削过程动态仿真分析，并把仿真数据制成图表形式，使仿真结果更加直观易懂。在车削过程中，细长轴振动的固有频率和振型是不断变化的，这就导致了细长轴振动的形式非常复杂，从单一模态分析不能看出这一变化，因而进行车削过程动态仿真分析已成为大势所趋。在细长轴车削加工中，有两种常用走刀方式：正向走刀和反向走刀；本文对这两种走刀方式在同一切削参数下进行了动态特性仿真分析，比较了两种走刀方式下各种变形位移曲线的特点，为选择哪种走刀方式提供了依据。对仿真变形曲线图进行分析研究表明仿真结果与实际车削情况基本吻合，这为在计算机上用ANSYS软件进一步研究细长轴车削加工仿真提供了依据。