正交车铣加工系统综合动刚度建模与加工稳定性分析

摘要

在车铣复合加工系统的可达工作空间中,刀具在一定范围内以不同姿态加工工件,在不同的“刀具-工件”相对位置和姿态,整体加工系统的综合动态特性存在差异。在加工过程中,加工稳定性受到整体加工系统的动态特性的影响。目前,普遍采用的加工稳定性模型未考虑整体加工系统动态特性的波动对加工稳定性的影响。针对这一问题,本文开展了整体加工系统的综合动刚度建模和加工稳定性分析的研究工作。
　　利用ADAMS软件和ANSYS软件建立了整体加工系统的刚柔耦合模型。通过建立“机床-刀具”、“机床-工件”两个子系统的动力学模型,获得了“机床-刀具-工件”的相对传递函数,从而建立了整体加工系统的综合动刚度场模型。采用实验和仿真的方法,修正了刚柔耦合模型,基于此模型开展综合动刚度场的仿真计算。提出了表征整体加工系统综合动刚度性能的指标:界宽和过柔度,这两个指标分别能够定量描述整体加工系统动刚度较弱的频率区间和刚度软化的程度。仿真计算获取了整个工作空间的综合动刚度场,分析了各个轴行程改变时对综合动刚度的影响。
　　推导了正交车铣切削力的模型,建立了无偏心正交车铣加工稳定性模型和下偏心正交车铣加工稳定性模型,计算获得了稳定性二维Lobe图和三维Lobe图。分析了不同加工位置的整体加工系统综合动刚度特性对加工稳定性模型的影响,以及轴向进给量、偏心量等加工参数对无偏心稳定性和下偏心稳定性的影响。
　　本文提出了整体加工系统综合动刚度仿真建模方法,并初步开展了基于整体加工系统综合动刚度特性的加工稳定性分析的研究工作,可用于指导轴类零件的正交车铣复合高效稳定加工。

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1 绪 论

1.1 课题来源

1.2 研究背景及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 主要工作

2 车铣复合加工系统综合动刚度建模

2.1整体加工系统仿真平台建模

2.2车铣复合加工系统综合动刚度场建模

2.3整体加工系统仿真平台修正

2.4 基于ADAMS仿真平台计算综合动刚度

2.5 本章小结

3 整体加工系统工作空间综合动刚度场分析

3.1整体加工系统综合动刚度性能评价

3.2整体加工系统综合动刚度场分析

3.3 本章小结

4正交车铣加工稳定性建模与分析

4.1正交车铣运动学

4.2 正交车铣切削力

4.3正交车铣稳定性模型

4.4稳定性叶瓣图

4.5正交车铣加工稳定性分析

4.6本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献

附录 攻读学位期间发表学术论文和申请发明专利目录