立式加工中心切削稳定性仿真研究

摘要

铣削颤振作为铣削加工过程中一种常见的现象，严重影响着铣削加工过程的稳定性，同时也制约着机床的动态性能。颤振产生的主要原因是机床-刀具-工件系统受铣削力的影响，刀具与工件之间产生相对位置的改变，引起动态切削厚度的变化，从而不断为系统的颤振提供能量，铣削颤振属于自激振动。本文在现有研究的基础上对铣削过程的颤振问题加以研究，通过理论分析与试验研究相结合的方法，建立铣削系统颤振模型并进行仿真分析。本文主要的研究内容有以下几个方面：
　　1.本文首先对国内外有关立式加工中心铣削稳定性的研究现状进行分析总结，并提出现有铣削颤振问题的研究缺陷，以现有学者研究为基础，进行下一步的研究。
　　2.通过对单元铣削力模型的分析，建立静态铣削力模型，并提出铣削力系数的辨识方法。分析再生型颤振机理，针对铣削过程中变动态切削厚度过程，建立动态铣削力模型。
　　3.在理论研究的基础上设计模态试验与铣削力系数辨识试验。通过模态试验分析获得刀具-工件系统的模态参数、传递函数等；通过铣削力辨识试验测量得到多组铣削力平均值后经Matlab回归分析获得铣削力系数。试验所获得参数均为后文仿真模型建立提供必要条件。
　　4.基于理论模型与试验所获取数据为基础，对立式加工中心稳定域进行研究，并绘制立式加工中心铣削稳定性叶瓣图。应用Matlab/Simulink模块建立铣削颤振系统反馈控制框图，并结合稳定性叶瓣图选取相应的数据进行仿真研究。

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第一章 绪论

1.1 选题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的主要内容

第二章 铣削力模型研究

2.1 静态铣削力模型

2.2 铣削力系数辨识模型

2.3 动态铣削力模型

2.4 本章小结

第三章 铣削系统特性的试验研究

3.1 试验研究的目的和意义

3.2 模态试验研究

3.3 铣削力系数辨识试验

3.4 本章小结

第四章 铣削颤振稳定域计算与仿真

4.1 颤振稳定域模型

4.2 铣削稳定性叶瓣图绘制

4.3 铣削系统仿真模型的建立

4.4 仿真研究

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢