考慮模態(tài)耦合與過(guò)程阻尼的鈦合金銑削穩(wěn)定性及表面位置誤差研究.pdf

1、鈦合金由于綜合性能優(yōu)良，被廣泛應(yīng)用于航空航天等高端裝備制造領(lǐng)域。但是，鈦合金作為典型的難加工材料，化學(xué)活性高、熱導(dǎo)率低、彈性模量小，在數(shù)控銑削過(guò)程中極易產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，影響加工質(zhì)量和加工效率。因此，實(shí)現(xiàn)高效高精度銑削對(duì)鈦合金在高端裝備制造領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以鈦合金銑削過(guò)程為研究對(duì)象，從銑削動(dòng)力學(xué)角度出發(fā)，提出了綜合考慮再生效應(yīng)、模態(tài)耦合效應(yīng)以及過(guò)程阻尼效應(yīng)的動(dòng)力學(xué)建模方法，并以此為基礎(chǔ)開(kāi)展了鈦合金銑削過(guò)程穩(wěn)定性與

2、表面位置誤差方面的研究，為優(yōu)化選取工藝參數(shù)提供參考，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　研究了過(guò)程阻尼產(chǎn)生的機(jī)理，揭示了過(guò)程阻尼效應(yīng)與銑削速度之間的關(guān)系，采用能量法建立了等效粘性過(guò)程阻尼模型，并針對(duì)剛性工件和柔性刀具，在再生效應(yīng)的基礎(chǔ)上，建立了考慮模態(tài)耦合與過(guò)程阻尼效應(yīng)的銑削過(guò)程動(dòng)力學(xué)模型。
　　通過(guò)柯西變換給出了建立的銑削過(guò)程動(dòng)力學(xué)模型的空間狀態(tài)形式，針對(duì)該形式的動(dòng)力學(xué)模型，拓展了二階半離散法，構(gòu)造了單周期上的系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣和多周期

3、上的穩(wěn)態(tài)系數(shù)向量，基于Floquet理論和不動(dòng)點(diǎn)理論，同步預(yù)報(bào)了銑削穩(wěn)定性與表面位置誤差，并分析了二階半離散法的收斂性。
　　采用機(jī)械模型法辨識(shí)了銑削力系數(shù)，采用錘擊實(shí)驗(yàn)辨識(shí)了刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)角項(xiàng)和交叉項(xiàng)模態(tài)參數(shù)，使用二階半離散法預(yù)報(bào)了穩(wěn)定性，結(jié)合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了穩(wěn)定性預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，揭示了模態(tài)耦合和過(guò)程阻尼效應(yīng)對(duì)穩(wěn)定性的影響，并通過(guò)數(shù)值仿真探究了模態(tài)參數(shù)、銑削力系數(shù)、刀具齒數(shù)以及徑向侵入比對(duì)穩(wěn)定性的影響規(guī)律。
　　在穩(wěn)定銑削的基礎(chǔ)上