銑削顫振穩(wěn)定性頻域方法分析研究.pdf

1、銑削越來越成為一種主要的加工制造方式，被廣泛地應用于金屬制造業(yè)中。顫振是機床切削過程中出現(xiàn)的一種最主要的動態(tài)不穩(wěn)定現(xiàn)象，嚴重影響工件表面質量和生產率的提高，并且還會造成刀具的破壞和磨損，降低了機床和刀具的使用壽命，還會造成一些不必要的損失，還有可能引發(fā)事故。而且顫振發(fā)生時產生的刺耳聲音對工人也會造成很大的危害。銑削加工過程中的振動控制是當前機械設計及制造領域的前沿課題之一，具有重要的應用價值。
　　本文以銑削加工作為研究對象，在總

2、結前人研究成果的基礎上。對加工過程進行動力學分析和穩(wěn)定性極限預測，主要工作如下:
　　(1)考慮銑削加工過程中的再生效應，建立了二自由度銑削動力學模型，將二自由度銑削過程動力學模型的周期系數(shù)延時微分方程轉入頻域表示，使用Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)計算到了系統(tǒng)穩(wěn)定性極限的頻域解析解，并提出銑削顫振穩(wěn)定性的頻域分析方法。介紹了頻率方法中得單頻方法和多頻方法，隨著刀具的旋轉，定向因子隨時間變化，這是銑削和其他車削加工之類切削力方向恒定的加

3、工方式最根本的區(qū)別。由于定向因子具有周期性，可以展成傅里葉級數(shù)，單頻方法就是平均傅里葉系數(shù)法，而多頻方法是將定向因子展成傅里葉級數(shù)來求解。當切削寬度比較小時，銑削力的波形很窄并且是間斷的，這樣的波形很窄并且是間斷的，這樣的波形在平均值外有很強的諧波力量，因此要用到多頻方法。并利用這兩種方法提出相應的穩(wěn)定性判據(jù)。
　　(2)基于動態(tài)銑削模型和穩(wěn)定性頻域分析理論，預測兩自由度銑削加工系統(tǒng)的穩(wěn)定性極限，并通過仿真進行驗證。接著，又研究了

4、多頻方法隨著階數(shù)的增加，葉瓣圖的差異性。并分析了刀具剛度和阻尼等因素對葉瓣圖穩(wěn)定性的影響。
　　(3)進一步考慮了過程阻尼的影響，建立了基于過程阻尼的動態(tài)銑削模型，并進行了穩(wěn)定性極限預測和分析，研究發(fā)現(xiàn)在低速旋轉的情況下，由于過程阻尼的影響，與未考慮過程阻尼時的葉瓣圖相比，會出現(xiàn)明顯的上升趨勢，轉速越低葉瓣圖上升越大。隨著轉速的提高過程阻尼的影響越來越小。即過程阻尼對低速運轉的影響更大，最后利用仿真來驗證葉瓣圖的準確性。