發(fā)布時(shí)間：2020-03-26 11:16

【摘要】：深孔鏜削加工中,鏜桿的振動(dòng)是制約加工質(zhì)量與效率的關(guān)鍵因素。由于振動(dòng)的存在,易產(chǎn)生內(nèi)孔表面缺陷(振紋、微裂紋),降低工件表面精度,縮短刀具使用壽命(易崩刃),衰減機(jī)床精度,振動(dòng)嚴(yán)重時(shí)甚至威脅操作人員與機(jī)床設(shè)備的安全。隨著科技的不斷發(fā)展,深孔類零件在涉及關(guān)系國防與民生的重大領(lǐng)域(軍工、航空航天、能源裝備等)得到了廣泛的應(yīng)用。目前受我國制造技術(shù)水平的限制,軍用關(guān)鍵零部件的深孔加工所使用的刀具大多為進(jìn)口刀具,此種狀態(tài)對(duì)我國國防安全產(chǎn)生極大威脅,實(shí)現(xiàn)深孔加工技術(shù)突破具有重大需求,而刀具振動(dòng)的有效控制是實(shí)現(xiàn)深孔加工技術(shù)突破的關(guān)鍵。因此,開展深孔減振刀具原理與控制研究,對(duì)實(shí)現(xiàn)深孔減振加工技術(shù)突破,提升深孔加工質(zhì)量與效率具有重大意義。對(duì)鏜削加工中振動(dòng)成因進(jìn)行分析,揭示由于負(fù)阻尼,負(fù)剛度的存在對(duì)鏜削過程的影響。建立了考慮刀具振動(dòng)的鏜削力模型,獲得刀尖點(diǎn)的振動(dòng)姿態(tài)與軌跡,并對(duì)鏜削表面形貌進(jìn)行建模,分析了加工參數(shù)與刀具角度對(duì)鏜削過程的影響,提出通過動(dòng)力吸振器對(duì)鏜桿的振動(dòng)進(jìn)行控制的方法,建立了動(dòng)力吸振器的動(dòng)力學(xué)模型,分析了外部載荷與系統(tǒng)自身參數(shù)對(duì)減振性能的影響,為智能減振鏜桿的設(shè)計(jì)與振動(dòng)控制策略的提出提供理論基礎(chǔ)�；趧�(dòng)力吸振理論,提出通過智能控制變剛度吸振器剛度,實(shí)現(xiàn)對(duì)智能減振鏜桿減振性能進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法,并完成了智能減振鏜桿的設(shè)計(jì)�；谒⒘说淖儎偠任衿鲃�(dòng)力學(xué)模型,揭示變剛度吸振器的工作原理。在以上研究基礎(chǔ)上,完成了智能減振鏜桿動(dòng)力學(xué)模型的建立和減振性能分析,發(fā)現(xiàn)幅倍率曲面存在減振區(qū)域與非減振區(qū)域,最終獲得最優(yōu)曲線與最優(yōu)控制點(diǎn),為智能減振鏜桿控制系統(tǒng)提供理論最優(yōu)解。通過對(duì)振動(dòng)信號(hào)的分析,掌握在鏜削加工全周期中鏜桿振動(dòng)的變化規(guī)律。提出振動(dòng)狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo),為振動(dòng)狀態(tài)的判斷與減振控制提供閾值,實(shí)現(xiàn)振動(dòng)狀態(tài)的感知評(píng)價(jià)與減振性能反饋。提出智能減振鏜桿控制策略,通過小區(qū)間遍歷的方式實(shí)現(xiàn)智能減振鏜桿實(shí)際最優(yōu)解的求解,并對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行性能分析�；贐P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)振動(dòng)狀態(tài)辨識(shí),并通過遺傳算法優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)智能減振鏜桿的智能學(xué)習(xí),使智能減振鏜桿能夠快速查找與預(yù)測(cè)實(shí)際最優(yōu)解,提高智能減振鏜桿減振性能調(diào)節(jié)效率。在此基礎(chǔ)上搭建智能減振鏜桿控制平臺(tái),為智能減振鏜桿提供控制系統(tǒng)。對(duì)所提出的智能減振鏜桿的零部件動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試,確保理論模型中參數(shù)的準(zhǔn)確性。同時(shí),對(duì)智能減振鏜桿進(jìn)行靜/動(dòng)態(tài)性能測(cè)試及穩(wěn)態(tài)激勵(lì)實(shí)驗(yàn),獲得智能減振鏜桿的靜/動(dòng)力學(xué)特性。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行鏜削實(shí)驗(yàn),分析切削參數(shù)對(duì)智能減振鏜桿振動(dòng)特性的影響,為實(shí)際加工中切削參數(shù)的選取提供指導(dǎo)。最后通過減振性能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證智能減振鏜桿的減振性能,此部分研究對(duì)智能減振鏜桿的使用具有一定指導(dǎo)意義。以智能減振鏜桿為研究對(duì)象,針對(duì)智能減振鏜桿在深孔加工中的振動(dòng)控制展開深入研究。提出一種集狀態(tài)感知、智能控制、智能學(xué)習(xí)功能于一體的新型智能減振鏜桿。對(duì)涉及鏜削過程、狀態(tài)感知、減振機(jī)理、減振性能調(diào)節(jié)、智能控制策略和智能學(xué)習(xí)等關(guān)鍵技術(shù)展開研究,研究結(jié)果對(duì)智能減振鏜桿的設(shè)計(jì)和使用具有一定的指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。
【圖文】：

第1章 緒論1.1 課題研究背景及意義在金屬切削加工領(lǐng)域，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，內(nèi)孔加工約占金屬切削總量的33%[1]。20 世紀(jì)以前，，深孔加工技術(shù)多應(yīng)用于保密的軍工領(lǐng)域，且因加工難度大、加工成本高而聞名于整個(gè)機(jī)械制造業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，深孔加工技術(shù)在軍用、民用領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用，其中多涉及關(guān)系國防與民生的軍工裝備[2]、航空航天[3]、能源裝備[4]等重大領(lǐng)域。如：軍用炮筒、艦用燃?xì)廨啓C(jī)高/低壓渦輪軸（如圖 1-1 所示）、航空發(fā)動(dòng)機(jī)中軸類零件的加工都屬于大長徑比的深孔加工。機(jī)械產(chǎn)品中的精密深孔往往是最重要和最關(guān)鍵的部件，其加工精度和表面質(zhì)量對(duì)整個(gè)設(shè)備的使用性能與服役壽命均有重大影響，一旦零件存在微裂紋、振紋等加工缺陷將會(huì)在軍用或民用的使用中造成不可估量的后果。因此，如何提高精密深孔的加工質(zhì)量和效率，是機(jī)械加工中的難點(diǎn)和亟待解決的重要課題。

3(a)、1-3(b)），降低工件表面精度，縮短刀具使用壽命（易崩刃）（見圖 13(c)），衰減機(jī)床精度，且在加工中伴隨有大量噪音，振動(dòng)嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致零件報(bào)廢。因此，對(duì)于深孔加工減振技術(shù)的研究需求極為迫切，實(shí)現(xiàn)深孔的減振加工對(duì)深孔加工技術(shù)突破、提升深孔加工質(zhì)量與效率具有重大意義。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG53

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2601366