隨著裝備小型化和集成化的發(fā)展,微型零件在航空航天、國防工業(yè)、生物醫(yī)學、電子信息等領域的應用越來越廣泛,微細銑削以其獨特的優(yōu)勢成為加工微型零件的主要方式。微細銑削加工過程中,由于微銑刀和工件尺寸較小且剛性較差,微細銑削加工過程中會出現(xiàn)劇烈的尺寸依賴振動,嚴重縮短刀具壽命、降低加工效率和加工質(zhì)量。本文基于應變梯度彈性理論,探索尺寸效應對微銑刀及工件振動響應的影響機制,研究微細銑削的表面形貌形成機理,為實現(xiàn)微細銑削振動抑制和加工參數(shù)優(yōu)化,進而實現(xiàn)微細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)尺寸效應的微銑刀動力學建模及求解方法,揭示結(jié)構(gòu)尺寸效應對微銑刀振動響應的影響機制。將微銑刀簡化為Timoshenko梁模型,基于應變梯度彈性理論和Hamilton原理,建立考慮結(jié)構(gòu)尺寸效應的微銑刀動力學模型,并通過有限元數(shù)值解法對此動力學模型進行求解。該模型中包含三個材料特征尺寸參數(shù),用于表征微銑刀的結(jié)構(gòu)尺寸效應。研究發(fā)現(xiàn)微銑刀的尺寸效應使得微銑刀的剛度增加,固有頻率增加,靜變形和動態(tài)響應減小。然后,建立微厚度薄板微細銑削動力學模型,預測微厚度薄板微細銑削過程中的振動響應和穩(wěn)定性。將微厚度薄板簡... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１微型零件的應用??

少量樣本中確定表面粗糙度與加工參數(shù)的相關性，但預測精度較低。切削刃軌跡??法［６６］利用實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者用??來研究表面粗糙度。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、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。???第一個切削刃運動軌跡???第二個切削刃運動軌跡??圖１－２基于切削刃運動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銑削的加工機理發(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，切削刃不??能被看作是絕對鋒利的，只有當未變形切削厚度大于最小切削厚度時，微細銑削??加工過程中才會有切屑產(chǎn)生。另外，與傳統(tǒng)宏觀銑削相比，微細銑削加工過程中??的表面粗糙度受到多種因素的影響，如：機床的振動、微銑刀及工件的振動、微??銑刀的跳動等。Ｋｉｈａ和ＤａｖｉｄｆＭ通過實驗研究了切屑載荷、切削速度和切削深度??對表面粗糙度的影響，并研究了微銑刀跳動對表面粗糙度的影響。Ｃｈｅｎ等人??提出了一種表面生成模型

建立考慮尺寸效應的微銑刀控制方程，并采用有限元數(shù)值解法對方程求解。??２．１．１考慮結(jié)構(gòu)尺寸效應的微銑刀控制方程??一般來說，微型銑刀的結(jié)構(gòu)可以分為刀桿、刀頸和刀頭三個部分。如圖２－１??所示，微銑刀的幾何參數(shù)包括總長厶刀桿直徑刀頸錐角７，刀頭直徑４，??刀頭長度／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力學??模型，本文基于等效剛度法，將刀頭部分簡化為等直徑均勻結(jié)構(gòu)梁，直徑為刀頭??直徑的６８％［７２］。??刀頭部分？＊??刀桿?刀頸?，??實體模型頭??個Ｚ??幾何模型ｘ?????ｊ?＾?ｊ＾Ｓ???Ｍ?Ｌ?＾??圖２－１微銑刀模型??１１??

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]高速微銑削鋁合金銑削力與表面粗糙度研究[J]. 張欣欣,于化東,許金凱,楊舒.  組合機床與自動化加工技術. 2015(07)
[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,軋剛,劉建成.  組合機床與自動化加工技術. 2015(03)
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[7]變截面梁橫向振動特性半解析法[J]. 崔燦,蔣晗,李映輝.  振動與沖擊. 2012(14)
[8]基于有限元法的微徑銑刀變形分析[J]. 張濤,劉戰(zhàn)強,許崇海.  組合機床與自動化加工技術. 2012(05)
[9]基于Cosserat理論的四邊簡支自由振動微平板尺度效應研究[J]. 王曉明,王飛,趙學增,景大雷.  固體力學學報. 2012(01)

博士論文
[1]微結(jié)構(gòu)尺寸效應研究及其應用[D]. 王炳雷.山東大學 2011

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



本文編號：3052330