高速銑削過程動(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)勢在航空航天、汽車及模具行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用,但因國內(nèi)缺乏對高速切削機(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,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),對微量潤滑條件下高速銑削過程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模,針對切削力、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滑條件下球頭銑刀銑削力建模首次將微量潤滑與切削速度因子通過銑削力系數(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滑條件下的高速銑削力模型,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了仿真結(jié)果. 二.針對球頭銑刀推導(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)定性問題,利用李雅普諾夫一次近似理論,分析給出了高速切削過程自激振動(dòng)的穩(wěn)定性判據(jù)和極限軸向切削深度的計(jì)算公式. 并利用龍格庫塔公式求解時(shí)域顫振模型,仿真了不同切削參數(shù)對切削顫振的影響. 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)以及微量潤滑對銑削力的影響大小,并得出影響銑削力的主要因素從大到小依