高速銑削過(guò)程動(dòng)力學(xué)建模及其物理仿真研究.pdf

1、高速切削技術(shù)作為先進(jìn)制造技術(shù)的重要基礎(chǔ)技術(shù),因其具有高效率、高精度、低成本等諸多優(yōu)勢(shì)在航空航天、汽車(chē)及模具行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用,但因國(guó)內(nèi)缺乏對(duì)高速切削機(jī)理及工藝的深入研究,使得實(shí)際生產(chǎn)中未能充分發(fā)揮高速切削的優(yōu)越性.本文結(jié)合高速切削技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),以高速切削理論、機(jī)床動(dòng)力學(xué)、切削試驗(yàn)、人工智能控制和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為基礎(chǔ),對(duì)微量潤(rùn)滑條件下高速銑削過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模,針對(duì)切削力、切削穩(wěn)定性與振動(dòng)、以及高速切削參數(shù)優(yōu)化等問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究.取

2、得如下創(chuàng)造性成果: 一.高速切削輔以微量潤(rùn)滑條件下球頭銑刀銑削力建模首次將微量潤(rùn)滑與切削速度因子通過(guò)銑削力系數(shù)引入銑削力模型.采用中心復(fù)合試驗(yàn)設(shè)計(jì),并分別利用響應(yīng)曲面法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)銑削力系數(shù)建模.在球頭銑刀幾何建模中,考慮銑刀殘余高度的影響,推導(dǎo)了不同軸向切深時(shí)對(duì)應(yīng)的切入角與切出角范圍.結(jié)合銑刀幾何建模與銑削力系數(shù)模型建立了適于微量潤(rùn)滑條件下的高速銑削力模型,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了仿真結(jié)果. 二.針對(duì)球頭銑刀推導(dǎo)了考慮再生

3、顫振的銑削力模型,并根據(jù)動(dòng)態(tài)切削力公式系統(tǒng)地研究了高速銑削的切削穩(wěn)定性問(wèn)題,利用李雅普諾夫一次近似理論,分析給出了高速切削過(guò)程自激振動(dòng)的穩(wěn)定性判據(jù)和極限軸向切削深度的計(jì)算公式. 并利用龍格庫(kù)塔公式求解時(shí)域顫振模型,仿真了不同切削參數(shù)對(duì)切削顫振的影響. 三.根據(jù)試驗(yàn)優(yōu)化技術(shù),利用Taguchi參數(shù)設(shè)計(jì)方法,結(jié)合方差分析(ANoVA),詳盡地分析了各加工參數(shù)以及微量潤(rùn)滑對(duì)銑削力的影響大小,并得出影響銑削力的主要因素從大到小依