變剛度-約束阻尼減振鏜桿設(shè)計及特性研究.pdf

1、在切削加工過程中由于系統(tǒng)剛性問題容易產(chǎn)生振動，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，加工質(zhì)量降低。深孔鏜削加工時鏜桿的長懸伸導(dǎo)致動剛度、靜剛度降低，尤其是鏜桿的長徑比較大的情況下，鏜桿的剛度就會更小，加工過程中勢必帶來不期望存在的劇烈振動，降低加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)效率，如何在深孔加工過程中調(diào)節(jié)動剛度進(jìn)而抑制振動已成為一個新的關(guān)注點。本文分析了國內(nèi)外關(guān)于被動控制類型減振鏜桿、主動控制減振鏜桿等方面的研究現(xiàn)狀，提出了變剛度-約束阻尼型減振鏜桿設(shè)計，建立了變剛度-約

2、束阻尼減振鏜桿動力學(xué)模型，并根據(jù)模型進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計、仿真及剛度調(diào)節(jié)控制，主要研究內(nèi)容如下:
　　根據(jù)變剛度-約束阻尼型減振鏜桿結(jié)構(gòu)特點和減振特性，建立了約束阻尼-動力減振鏜桿系統(tǒng)簡化的數(shù)學(xué)模型。分析了最佳頻率比、最佳阻尼比和最佳剛度比，并分析了約束阻尼層損耗因子與系統(tǒng)的最優(yōu)匹配區(qū)域，為下一步的鏜桿設(shè)計及性能仿真提供基礎(chǔ)。
　　根據(jù)變剛度-約束阻尼型減振鏜桿數(shù)學(xué)模型，設(shè)計了具有剛度可調(diào)系統(tǒng)的約束阻尼減振鏜桿。分析了普通鏜桿、動

3、力減振鏜桿、變剛度-約束減振鏜桿的幅頻特性和減振塊、橡膠圈、阻尼油、外壁厚度4個主要因素對鏜桿減振性能的影響，在此基礎(chǔ)上設(shè)計、制造了變剛度-約束阻尼減振鏜桿，基于有限元理論仿真分析得出了最佳加工參數(shù)。
　　根據(jù)變剛度-約束阻尼型減振鏜桿剛度調(diào)節(jié)的需要，采用最小二乘法進(jìn)行了實時在線辨識，采用模糊PID控制器實現(xiàn)了電機高精度的伺服控制，通過ASMEsim平臺驗證了控制方案的可行性，仿真結(jié)果表明:支撐剛度的變化可以改變刀尖振動趨于穩(wěn)定的

4、時間，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度。
　　為了驗證變剛度-約束阻尼型減振鏜桿的有效性，分析了變剛度-約束阻尼減振鏜桿的實驗?zāi)B(tài)，進(jìn)行了三種鏜桿鏜削對比實驗，研究了切削參數(shù)（切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量等）對減振性能的影響規(guī)律，分析變剛度-約束阻尼減振鏜桿剛度變化對鏜桿減振性能的影響規(guī)律，通過實驗驗證了第二章所建立模型的準(zhǔn)確性及通過調(diào)節(jié)吸振器剛度k2實現(xiàn)減振鏜桿振動特性的調(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)對減振鏜桿減小振動降低振幅的目的。
　　通過變剛度-約束