超聲振動高速銑削刀具系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究.pdf

1、切削振動是一種十分有害的現(xiàn)象,它不僅影響生產(chǎn)效率,而且影響機械產(chǎn)品的質(zhì)量。消減顫振的問題是切削加工理論中的難點,也是生產(chǎn)實踐中的難題。而加工過程中的不穩(wěn)定現(xiàn)象會大大降低工件的表面加工質(zhì)量,并使刀具受到嚴重磨損,在機床高速運作時甚至會導(dǎo)致嚴重的安全事故。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,人們開始越來越重視對切削顫振和加工不穩(wěn)定現(xiàn)象的研究。
　　超聲振動切削加工技術(shù)是先進制造技術(shù)中的一種,它改變了傳統(tǒng)的切削加工過程,由于其相對于傳統(tǒng)加工的特殊優(yōu)

2、越性,它對切削顫振具有強烈的抑制作用。本文將超聲振動引入到普通切削加工中,以超聲振動高速銑削刀具系統(tǒng)為研究對象,結(jié)合仿真和試驗,對刀具系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了研究。
　　首先,基于超聲振動銑削的切削機理,建立了超聲振動銑削過程的動力學模型并對其進行了分析,得到了超聲振動切削時的銑削力要比普通切削時的銑削力小的多;通過對超聲振動銑削過程穩(wěn)定性的分析,得到了在不附加任何限制的情況下,超聲振動較普通具有更好的穩(wěn)定性,并且切削系數(shù)越小,超聲振動

3、銑削的穩(wěn)定性就越強;對超聲振動銑削加工系統(tǒng)的振動特性進行試驗研究。
　　其次,通過ANSYS軟件對銑刀進行了模態(tài)分析,獲得了銑刀的固有頻率和振型;建立了MATLAB/SIMULINK仿真模型,對銑削過程進行仿真,獲得主軸轉(zhuǎn)速與軸向切深的穩(wěn)定關(guān)系,并繪制了主軸轉(zhuǎn)速-軸向切深曲線圖。結(jié)果表明:在一個特定的主軸轉(zhuǎn)速下,對應(yīng)著一個臨界切削深度,切削加工穩(wěn)定性與主軸轉(zhuǎn)速有著極其敏銳的依賴關(guān)系。
　　然后,基于建立的仿真模型,分別對刀具

4、懸伸量、刀具齒數(shù)以及刀具螺旋槽長度對系統(tǒng)穩(wěn)定性進行了仿真分析,獲得了不同工況下的主軸轉(zhuǎn)速與軸向切深的穩(wěn)定關(guān)系,并繪制主軸轉(zhuǎn)速-軸向切深曲線圖。結(jié)果表明:刀具懸伸量、刀具齒數(shù)以及刀具螺旋槽長度是影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要刀具幾何因素,并且刀具懸伸量的影響最為重要,刀具齒數(shù)的影響次之,螺旋槽長度的影響最小。
　　最后,通過對碳纖維復(fù)合材料表面質(zhì)量進行超聲振動高速銑削試驗研究,利用JSM6390LV型掃描電子顯微鏡對已加工表面形貌特性進行分析