基于三維移動載荷理論的細(xì)長軸工件加工過程振動研究.pdf

1、在切削加工中，細(xì)長軸工件是難加工零件之一，工件振動、加工穩(wěn)定性、加工質(zhì)量都是必須解決的關(guān)鍵問題。尤其是旋轉(zhuǎn)工件表面上移動載荷的作用，工件振動與切削力的相互影響，都加劇了切削工件的振動甚至引起顫振，制約了加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率的提高，影響加工過程順利進(jìn)行。因此，研究切削加工過程中細(xì)長軸工件的振動規(guī)律，已成為實施和解決細(xì)長軸工件切削加工技術(shù)的瓶頸環(huán)節(jié)，是亟需解決的關(guān)鍵技術(shù)。本文從移動載荷作用下旋轉(zhuǎn)細(xì)長軸工件振動分析的角度，針對切削加工過程中三維

2、移動切削力作用下旋轉(zhuǎn)工件的振動問題，采用理論建模與實驗研究相結(jié)合的方法，開展了車削、外圓磨削加工過程中三維移動載荷作用下旋轉(zhuǎn)細(xì)長軸工件的振動研究。
　　(1)考慮了切削加工過程中移動載荷的作用，以及工件的變質(zhì)量、變直徑、變剛度等時變特性因素的影響，用Rayleigh連續(xù)梁振動理論，建立了切削加工過程中三維移動載荷作用下旋轉(zhuǎn)細(xì)長軸工件振動的動力學(xué)模型和二階耦合微分方程。此外，還考慮了工件表面的再生效應(yīng)的影響，建立了切削加工過程中三維

3、移動載荷作用下旋轉(zhuǎn)工件振動的延時動力學(xué)模型和二階延時微分方程。用上述模型研究了車削、外圓磨削加工過程中旋轉(zhuǎn)細(xì)長軸工件的振動和顫振問題，并對工件振動方程進(jìn)行求解和理論分析。
　　(2)建立了切削加工過程中三維移動載荷作用下旋轉(zhuǎn)工件振動的轉(zhuǎn)子動力學(xué)模型，將切削加工過程中細(xì)長軸工件的振動簡化為質(zhì)量集中系統(tǒng)的已加工、在加工和待加工的三轉(zhuǎn)子動力學(xué)系統(tǒng)，考慮了加工過程中工件質(zhì)量和直徑隨時間變化，以及加工表面的再生效應(yīng)對工件振動的影響。

4、　　(3)開展了切削加工過程中工件振動的穩(wěn)定性研究，考慮了工件和刀具兩者振動相互作用的影響，用工件振動方程和質(zhì)量集中系統(tǒng)的刀具振動方程，建立了車削工件顫振穩(wěn)定性分析模型，求解車削用量臨界極限值，從而避免工件顫振發(fā)生。
　　(4)分析了切削加工過程中工件的不同夾緊方式及其邊界條件的建立，并求解工件的振動方程;用理論計算方法，分析了車削、外圓磨削加工過程中切削用量、工件直徑等參數(shù)對工件振動及其穩(wěn)定性的影響。
　　(5)進(jìn)行了切削

5、加工振動實驗，對移動載荷作用下工件振動的理論模型進(jìn)行驗證;對加工中不同夾緊邊界下（如車削、磨削）的工件、刀具和刀架進(jìn)行模態(tài)分析及其參數(shù)識別;分別開展了車削和磨削加工過程中的工件振動、加工精度和表面粗糙度的測量實驗。為了測量外圓磨削力，自主研制了外圓磨削用壓電式測力裝置，并對該裝置進(jìn)行了標(biāo)定、精度分析和測力實驗。
　　本文對細(xì)長軸工件振動的研究表明，切削加工過程中移動載荷作用、旋轉(zhuǎn)工件的質(zhì)量和直徑的時變特性對工件振動都有影響，移動載