球頭銑刀加工過程中的動力學(xué)建模與仿真研究.pdf

1、球頭銑刀銑削技術(shù)，由于其高效率和高精度的輪廓曲面加工優(yōu)勢，在機(jī)械制造加工中得到了廣泛的應(yīng)用。但由于對銑削機(jī)理和工藝缺乏深入的研究，使得在實際加工過程中并不能充分發(fā)揮它的優(yōu)越性能。此外，銑削過程中，多個刀刃逐漸切入和切出工件，容易產(chǎn)生周期性振動，使得工件表面留下振動痕跡。銑削過程機(jī)理和穩(wěn)定性的研究對于提高銑削加工的效率、改善產(chǎn)品加工工藝和產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的意義。
　　本文以球頭銑刀為研究對象，利用切削過程的機(jī)械力學(xué)模型，研究了對銑削

2、過程中銑削力時變特征及系統(tǒng)的穩(wěn)定性，主要完成如下研究工作。
　　(1)分析了球頭銑刀的幾何結(jié)構(gòu)，建立了球面銑削刃螺旋線的幾何方程。依據(jù)銑刀加工過程中的位置變化規(guī)律，推導(dǎo)出未變形切削厚度的計算表達(dá)式。針對銑刀順銑和逆銑兩種加工方式，推導(dǎo)出切入角和切出角與軸向切削位置的關(guān)系表達(dá)式。利用瞬時剛性力模型，建立了球頭銑刀的微元銑削力的數(shù)學(xué)模型，并通過積分，建立了刀具的整體銑削力模型。
　　(2)基于平均銑削力法，利用最小二乘法，編寫了

3、銑削力系數(shù)辨識的Matlab語言程序，并利用試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了切削力系數(shù)的辨識。開發(fā)了銑削力仿真軟件，并通過數(shù)值仿真，研究了軸向銑削深度和每齒進(jìn)給量對銑削力的影響。
　　(3)基于再生顫振機(jī)理，建立了再生顫振狀態(tài)下的動態(tài)銑削力模型。根據(jù)李雅普諾夫穩(wěn)定性理論，得到了高速銑削時的穩(wěn)定性判據(jù)，推導(dǎo)出極限軸向銑削深度的計算公式。采用穩(wěn)定性極限圖法，研究了銑削系統(tǒng)的動力學(xué)參數(shù)和刀具幾何參數(shù)對顫振穩(wěn)定域的影響規(guī)律，仿真結(jié)果表明:較大的剛度、阻尼和