深孔加工顫振分析及抑振方法的研究.pdf

1、在深孔鉆削加工過(guò)程中,一般存在著三種形式的振動(dòng):自由振動(dòng)、強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。通過(guò)消除外部激振源或其他方法可以抑制甚至消除自由振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng),但很難找到有效的方法來(lái)抑制自激振動(dòng)(顫振)的產(chǎn)生。顫振不僅會(huì)降低生產(chǎn)效率、減少刀具和機(jī)床的使用壽命,而且也會(huì)危害操作者的身體健康。所以對(duì)顫振的研究具有一定的實(shí)際意義。
　　磁流變液是一種新型的智能材料,它可以在外加磁場(chǎng)作用下發(fā)生磁流變效應(yīng),實(shí)現(xiàn)固液兩態(tài)之間毫秒級(jí)的轉(zhuǎn)化:在外加磁場(chǎng)作用下,其粘

2、度、屈服應(yīng)力和剪切模量在毫秒級(jí)的單位內(nèi)會(huì)急劇增大;外加磁場(chǎng)消失后又能瞬時(shí)恢復(fù)至原來(lái)的狀態(tài)。因此磁流變液在振動(dòng)控制方面有著良好的應(yīng)用前景。
　　針對(duì)深孔鉆削加工過(guò)程中出現(xiàn)的顫振問(wèn)題,本文提出利用磁流變液來(lái)抑制顫振的發(fā)生。首先分析了金屬切削加工過(guò)程中顫振產(chǎn)生的機(jī)理,其中再生型顫振被證明是最主要的自激振動(dòng)機(jī)理;并對(duì)鉆削加工過(guò)程中出現(xiàn)的再生型顫振和振型耦合型顫振進(jìn)行了分析。通過(guò)研究各自的深孔鉆削過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模型,找出了它們各自的臨界條件。

3、
　　其次研究了磁流變液材料的原理、磁流變效應(yīng)的機(jī)理和磁流變液減振器的設(shè)計(jì)原理,設(shè)計(jì)了應(yīng)用于深孔機(jī)床的減振器,計(jì)算出減振器模型輸出的阻尼力并得到其應(yīng)用于深孔機(jī)床的動(dòng)力學(xué)模型及動(dòng)力學(xué)方程。然后,利用Matlab中的Simulink組件對(duì)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行了仿真分析,結(jié)果表明減振器對(duì)顫振有很好的抑制作用。
　　最后,提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制的深孔加工磁流變液減振器控制算法。運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的在線學(xué)習(xí)能力,實(shí)現(xiàn)了PID控制參數(shù)