隨著裝備小型化和集成化的發(fā)展,微型零件在航空航天、國(guó)防工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、電子信息等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,微細(xì)銑削以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為加工微型零件的主要方式。微細(xì)銑削加工過(guò)程中,由于微銑刀和工件尺寸較小且剛性較差,微細(xì)銑削加工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)劇烈的尺寸依賴振動(dòng),嚴(yán)重縮短刀具壽命、降低加工效率和加工質(zhì)量。本文基于應(yīng)變梯度彈性理論,探索尺寸效應(yīng)對(duì)微銑刀及工件振動(dòng)響應(yīng)的影響機(jī)制,研究微細(xì)銑削的表面形貌形成機(jī)理,為實(shí)現(xiàn)微細(xì)銑削振動(dòng)抑制和加工參數(shù)優(yōu)化,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)微細(xì)銑削高效精密加工提供理論依據(jù)。首先,提出一種考慮結(jié)構(gòu)尺寸效應(yīng)的微銑刀動(dòng)力學(xué)建模及求解方法,揭示結(jié)構(gòu)尺寸效應(yīng)對(duì)微銑刀振動(dòng)響應(yīng)的影響機(jī)制。將微銑刀簡(jiǎn)化為Timoshenko梁模型,基于應(yīng)變梯度彈性理論和Hamilton原理,建立考慮結(jié)構(gòu)尺寸效應(yīng)的微銑刀動(dòng)力學(xué)模型,并通過(guò)有限元數(shù)值解法對(duì)此動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行求解。該模型中包含三個(gè)材料特征尺寸參數(shù),用于表征微銑刀的結(jié)構(gòu)尺寸效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)微銑刀的尺寸效應(yīng)使得微銑刀的剛度增加,固有頻率增加,靜變形和動(dòng)態(tài)響應(yīng)減小。然后,建立微厚度薄板微細(xì)銑削動(dòng)力學(xué)模型,預(yù)測(cè)微厚度薄板微細(xì)銑削過(guò)程中的振動(dòng)響應(yīng)和穩(wěn)定性。將微厚度薄板簡(jiǎn)... 

【文章來(lái)源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１微型零件的應(yīng)用??

少量樣本中確定表面粗糙度與加工參數(shù)的相關(guān)性，但預(yù)測(cè)精度較低。切削刃軌跡??法［６６］利用實(shí)際切削刃軌跡模擬表面粗糙度，是一種直接有效的方法，可以考慮多??種影響表面粗糙度的因素，如圖１－２所示。因此，切削刃軌跡法已被許多學(xué)者用??來(lái)研究表面粗糙度。Ｌｉ等人［６力提出了一種基于軌跡的表面粗糙度模型，其中考??慮了刀具磨損、最小切削厚度和微刀具幾何結(jié)構(gòu)。Ｙｕａｎ等人［６８］提出了一種考慮??跳動(dòng)、最小切削厚度、刀尖軌跡和刀具幾何的綜合影響的表面粗糙度模型。???第一個(gè)切削刃運(yùn)動(dòng)軌跡???第二個(gè)切削刃運(yùn)動(dòng)軌跡??圖１－２基于切削刃運(yùn)動(dòng)軌跡法的表面形貌形成圖??與傳統(tǒng)宏觀銑削不同，尺度的縮小使得微細(xì)銑削的加工機(jī)理發(fā)生了變化。首??先，由于切削刃刃口圓弧半徑與未變形切削厚度在同一或相鄰數(shù)量級(jí)，切削刃不??能被看作是絕對(duì)鋒利的，只有當(dāng)未變形切削厚度大于最小切削厚度時(shí)，微細(xì)銑削??加工過(guò)程中才會(huì)有切屑產(chǎn)生。另外，與傳統(tǒng)宏觀銑削相比，微細(xì)銑削加工過(guò)程中??的表面粗糙度受到多種因素的影響，如：機(jī)床的振動(dòng)、微銑刀及工件的振動(dòng)、微??銑刀的跳動(dòng)等。Ｋｉｈａ和ＤａｖｉｄｆＭ通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了切屑載荷、切削速度和切削深度??對(duì)表面粗糙度的影響，并研究了微銑刀跳動(dòng)對(duì)表面粗糙度的影響。Ｃｈｅｎ等人??提出了一種表面生成模型

建立考慮尺寸效應(yīng)的微銑刀控制方程，并采用有限元數(shù)值解法對(duì)方程求解。??２．１．１考慮結(jié)構(gòu)尺寸效應(yīng)的微銑刀控制方程??一般來(lái)說(shuō)，微型銑刀的結(jié)構(gòu)可以分為刀桿、刀頸和刀頭三個(gè)部分。如圖２－１??所示，微銑刀的幾何參數(shù)包括總長(zhǎng)厶刀桿直徑刀頸錐角７，刀頭直徑４，??刀頭長(zhǎng)度／ｔ。由于微銑刀刀頭部分存在排屑槽，很難直接建立刀頭部分的動(dòng)力學(xué)??模型，本文基于等效剛度法，將刀頭部分簡(jiǎn)化為等直徑均勻結(jié)構(gòu)梁，直徑為刀頭??直徑的６８％［７２］。??刀頭部分？＊??刀桿?刀頸?，??實(shí)體模型頭??個(gè)Ｚ??幾何模型ｘ?????ｊ?＾?ｊ＾Ｓ???Ｍ?Ｌ?＾??圖２－１微銑刀模型??１１??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]微型壓電層合板結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性研究[J]. 張霄峙,陳麗華,張偉.  動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)報(bào). 2016(05)
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[3]考慮刀具偏擺的微銑削力理論模型分析與研究[J]. 蘇玉龍,董志國(guó),軋剛,劉建成.  組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2015(03)
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[7]變截面梁橫向振動(dòng)特性半解析法[J]. 崔燦,蔣晗,李映輝.  振動(dòng)與沖擊. 2012(14)
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博士論文
[1]微結(jié)構(gòu)尺寸效應(yīng)研究及其應(yīng)用[D]. 王炳雷.山東大學(xué) 2011

碩士論文
[1]薄壁件銑削動(dòng)態(tài)響應(yīng)與振動(dòng)抑制研究[D]. 石佳昊.山東大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3052330