銑床顫振的理論和實驗研究.pdf

1、金屬的銑削顫振過程是銑床、銑刀與加工零件間形成的復(fù)雜非線性動力學(xué)行為,其顫振產(chǎn)生的因為主要是由動態(tài)切削厚度變化引起的再生顫振,屬于自激振動。這種振動使刀具與工件的相對位置發(fā)生改變,降低加工表面的精度與銑削效率。本文在顫振研究現(xiàn)有理論的基礎(chǔ)上,通過對銑削過程中動態(tài)銑削力的推導(dǎo),建立了非線性動力學(xué)顫振模型,并通過實驗方法對該模型部分推導(dǎo)結(jié)果進行了驗證,本文主要進行的研究內(nèi)容和研究成果有以下幾個方面：
　　 ⑴根據(jù)推導(dǎo)出的動態(tài)銑削力,

2、建立位移反饋引起的銑削顫振物理模型,得到了非線性銑削力耦合下的二自由度時滯微分方程。通過求解該方程的特征值,分析系統(tǒng)零平衡點處的穩(wěn)定性,并由此得到平衡點附近臨界時滯的表達式。運用多尺度法,求解該方程的近似解析解,通過數(shù)值解檢驗了該解析解的正確性。
　　 ⑵根據(jù)建立的二自由度時滯微分方程,利用半離散法數(shù)值計算出系統(tǒng)的穩(wěn)定性極限圖,并討論了系統(tǒng)的特征值與發(fā)生分叉的關(guān)系。通過對顫振方程進行Simulink仿真,對動態(tài)銑削過程進行了數(shù)值

3、模擬,觀察到不同銑削參數(shù)下的位移、加速度信號的變化曲線,直觀反映了動態(tài)銑削過程,并與得到的穩(wěn)定性極限圖相吻合。
　　 ⑶通過實驗研究方法,分別觀察到平穩(wěn)銑削和發(fā)生顫振時的實驗現(xiàn)象,并分析了其產(chǎn)生的機理。研究了轉(zhuǎn)速、切深、切寬等參數(shù)變化對銑削穩(wěn)定性的影響,并將實驗現(xiàn)象與前文的理論分析結(jié)果相比較,驗證了相關(guān)結(jié)論在實際銑削過程中的正確性。而且在實驗中發(fā)現(xiàn)了一些新的銑削顫振問題,本文對這些問題進行了分析和總結(jié),對于今后改進理論模型和實際