發(fā)布時(shí)間：2020-02-23 02:58

【摘要】：針對(duì)現(xiàn)有的基于響應(yīng)耦合子結(jié)構(gòu)法(RCSA)的刀尖點(diǎn)頻響函數(shù)預(yù)測(cè)方法需要辨識(shí)主軸-刀柄、刀柄-刀具結(jié)合面參數(shù)以及需要自制刀柄模型等引起的預(yù)測(cè)誤差和預(yù)測(cè)過(guò)程復(fù)雜等問(wèn)題,提出一種改進(jìn)的基于RCSA的銑刀刀尖點(diǎn)頻響函數(shù)預(yù)測(cè)方法。該方法首先改進(jìn)已有的子結(jié)構(gòu)劃分方法,將機(jī)床-主軸-刀柄-刀具系統(tǒng)劃分為機(jī)床-主軸-刀柄-部分刀桿、剩余刀桿和刀齒三個(gè)子結(jié)構(gòu);然后改進(jìn)主軸-刀柄處轉(zhuǎn)動(dòng)頻響函數(shù)的計(jì)算方法,通過(guò)銑刀的模態(tài)錘擊實(shí)驗(yàn)采用反向RCSA和有限差分法計(jì)算機(jī)床-主軸-刀柄-部分刀桿結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻響函數(shù),并基于Euler梁模型計(jì)算出剩余刀桿、刀齒子結(jié)構(gòu)的頻響函數(shù);最后將三個(gè)子結(jié)構(gòu)的頻響函數(shù)耦合確定刀尖點(diǎn)的預(yù)測(cè)頻響函數(shù)。以一立式加工中心為研究對(duì)象,應(yīng)用所提出的方法對(duì)銑刀刀尖點(diǎn)的頻響函數(shù)進(jìn)行了預(yù)測(cè),并與其實(shí)測(cè)頻響函數(shù)進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比結(jié)果表明:刀尖點(diǎn)的預(yù)測(cè)頻響函數(shù)與實(shí)測(cè)頻響函數(shù)符合程度較高,其預(yù)測(cè)、實(shí)測(cè)前三階固有頻率之間的誤差在6.9%以內(nèi),所提出的方法可行有效、簡(jiǎn)單方便,且可直接基于銑刀的模態(tài)實(shí)驗(yàn)計(jì)算主軸-刀柄的頻響函數(shù),避免了相關(guān)結(jié)合面參數(shù)的辨識(shí)和刀柄模型的制作。
【圖文】：

通過(guò)式（１５）、式（１７）即可預(yù)測(cè)出任意懸伸長(zhǎng)度下刀具的刀尖點(diǎn)位移頻響函數(shù)ｈｔ１１，具體步驟如圖４所示。圖４刀尖點(diǎn)頻響函數(shù)預(yù)測(cè)流程圖４實(shí)驗(yàn)研究為驗(yàn)證本文方法的有效性，在ＶＭＣ８５０Ｅ加工中心上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，本文研究中使用的刀柄型號(hào)為ＢＴ－４０－ＥＲ３２彈簧夾頭刀柄。實(shí)驗(yàn)中，每把刀具都使用較大力度進(jìn)行裝夾，可近似認(rèn)為實(shí)驗(yàn)刀柄與刀具之間的裝夾力恒定。４．１求取子結(jié)構(gòu)Ⅲ點(diǎn)３ｂ處頻響函數(shù)首先通過(guò)一把實(shí)驗(yàn)刀具來(lái)求取子結(jié)構(gòu)Ⅲ點(diǎn)３ｂ處頻響函數(shù)Ｒ３ｂ３ｂ，將此刀具記為Ｔ０，其幾何參數(shù)如圖５所示。Ｔ０的材料為高速鋼，其彈性模量為２１０ＧＰａ，密度為７８００ｋｇ／ｍ３，材料阻尼為０．００１５，泊松比為０．３。子結(jié)構(gòu)劃分中的各相關(guān)坐標(biāo)點(diǎn)如圖５所示。圖５實(shí)驗(yàn)刀具Ｔ０幾何參數(shù)由式（１）計(jì)算出Ｔ０刀齒部分的等效直徑ｄｅ＝８．６ｍｍ，根據(jù)式（１８）～式（２５）、式（９）～式（１３）計(jì)算出裝配體Ⅰ?Ⅱ兩自由端的頻響函數(shù)矩陣ＲＳ１１、ＲＳ３ａ３ａ、ＲＳ１３ａ和ＲＳ３ａ１。其中ＲＳ１１頻響函數(shù)矩陣中的位移／力頻響函數(shù)的實(shí)部Ｒｅ、虛部Ｉｍ如圖６所示。在刀具Ｔ０的點(diǎn)３、４處分別進(jìn)行模態(tài)錘擊實(shí)驗(yàn)，使用Ｋｉｓｔｌｅｒ９７２４Ａ激振力錘對(duì)測(cè)量點(diǎn)施加瞬（ａ）實(shí)部（ｂ）虛部圖６Ｔ０裝配體Ⅰ?ⅡＲＳ１１中位移／力頻響函數(shù)時(shí)激振力，并使用Ｂ＆Ｋ４５２５Ｂ三向加速度傳感器記錄此時(shí)振動(dòng)加速度響應(yīng)。激振力信號(hào)和加速度信號(hào)使用ＮＩ９２３４數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行同

下刀具的刀尖點(diǎn)位移頻響函數(shù)ｈｔ１１，具體步驟如圖４所示。圖４刀尖點(diǎn)頻響函數(shù)預(yù)測(cè)流程圖４實(shí)驗(yàn)研究為驗(yàn)證本文方法的有效性，在ＶＭＣ８５０Ｅ加工中心上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，本文研究中使用的刀柄型號(hào)為ＢＴ－４０－ＥＲ３２彈簧夾頭刀柄。實(shí)驗(yàn)中，每把刀具都使用較大力度進(jìn)行裝夾，可近似認(rèn)為實(shí)驗(yàn)刀柄與刀具之間的裝夾力恒定。４．１求取子結(jié)構(gòu)Ⅲ點(diǎn)３ｂ處頻響函數(shù)首先通過(guò)一把實(shí)驗(yàn)刀具來(lái)求取子結(jié)構(gòu)Ⅲ點(diǎn)３ｂ處頻響函數(shù)Ｒ３ｂ３ｂ，將此刀具記為Ｔ０，其幾何參數(shù)如圖５所示。Ｔ０的材料為高速鋼，，其彈性模量為２１０ＧＰａ，密度為７８００ｋｇ／ｍ３，材料阻尼為０．００１５，泊松比為０．３。子結(jié)構(gòu)劃分中的各相關(guān)坐標(biāo)點(diǎn)如圖５所示。圖５實(shí)驗(yàn)刀具Ｔ０幾何參數(shù)由式（１）計(jì)算出Ｔ０刀齒部分的等效直徑ｄｅ＝８．６ｍｍ，根據(jù)式（１８）～式（２５）、式（９）～式（１３）計(jì)算出裝配體Ⅰ?Ⅱ兩自由端的頻響函數(shù)矩陣ＲＳ１１、ＲＳ３ａ３ａ、ＲＳ１３ａ和ＲＳ３ａ１。其中ＲＳ１１頻響函數(shù)矩陣中的位移／力頻響函數(shù)的實(shí)部Ｒｅ、虛部Ｉｍ如圖６所示。在刀具Ｔ０的點(diǎn)３、４處分別進(jìn)行模態(tài)錘擊實(shí)驗(yàn)，使用Ｋｉｓｔｌｅｒ９７２４Ａ激振力錘對(duì)測(cè)量點(diǎn)施加瞬（ａ）實(shí)部（ｂ）虛部圖６Ｔ０裝配體Ⅰ?ⅡＲＳ１１中位移／力頻響函數(shù)時(shí)激振力，并使用Ｂ＆Ｋ４５２５Ｂ三向加速度傳感器記錄此時(shí)振動(dòng)加速度響應(yīng)。激振力信號(hào)和加速度信號(hào)使用ＮＩ９２３４數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行同步采集。模態(tài)錘擊實(shí)驗(yàn)裝置照片如圖７所示。圖７

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 王二化;吳波;胡友民;王軍;楊叔子;;主軸-刀柄與刀柄-刀具結(jié)合面參數(shù)辨識(shí)研究[J];振動(dòng)與沖擊;2014年10期

2 俞科斌;李郝林;陳吉勇;;圓盤(pán)剪刀軸有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];上海理工大學(xué)學(xué)報(bào);2014年01期

3 閆蓉;蔡飛飛;彭芳瑜;汪勇;;基于響應(yīng)耦合方法的銑刀刀尖點(diǎn)頻響函數(shù)預(yù)測(cè)[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年04期

4 李胡生;張雷;林立;石春香;瞿志豪;;考慮剛度及鉸支邊界條件的短索索力求解方法[J];上海理工大學(xué)學(xué)報(bào);2010年06期

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 王二化;吳波;胡友民;王軍;楊叔子;;主軸-刀柄-刀具系統(tǒng)刀尖頻響函數(shù)的預(yù)測(cè)方法研究[J];振動(dòng)與沖擊;2015年13期

2 吳曉;趙均海;黃志剛;楊立軍;;考慮減振器彈性剛度時(shí)拉索張力的計(jì)算分析[J];長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年03期

3 陳建;田良;商宏謨;沈春根;王貴成;;結(jié)合部對(duì)HSK主軸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響[J];中國(guó)機(jī)械工程;2015年09期

4 朱堅(jiān)民;王健;張統(tǒng)超;李孝茹;;一種改進(jìn)的基于響應(yīng)耦合子結(jié)構(gòu)法的刀尖點(diǎn)頻響函數(shù)預(yù)測(cè)方法[J];中國(guó)機(jī)械工程;2015年03期

【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 毛寬民;黃小磊;李斌;田紅亮;;一種機(jī)床固定結(jié)合部的動(dòng)力學(xué)參數(shù)化建模方法[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年04期

2 馬宇箭;唐小琦;毛寬民;朱明;;數(shù)控機(jī)床主軸刀柄錐配合結(jié)合部動(dòng)力學(xué)建模[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年01期

3 吳亮;蔣玉明;;融合粒子群和局部鄰域搜索的優(yōu)化算法[J];計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì);2010年07期

4 胡峰;吳波;胡友民;史鐵林;;利用粒子群優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)阻尼比和頻率的精確識(shí)別[J];振動(dòng)與沖擊;2009年07期

5 徐霞飛;任偉新;;邊界條件對(duì)吊索索力估算的影響[J];鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2008年06期

6 孟少平;楊睿;王景全;;一類(lèi)精確考慮抗彎剛度影響的系桿拱橋索力測(cè)量新公式[J];公路交通科技;2008年06期

7 胡峰;吳波;胡友民;史鐵林;;基于概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和KS檢驗(yàn)的機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)[J];振動(dòng)與沖擊;2008年04期

8 徐宏;黃平明;韓萬(wàn)水;;剛性短索索力計(jì)算及邊界條件分析[J];長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年02期

9 任偉新;陳剛;;由基頻計(jì)算拉索拉力的實(shí)用公式[J];土木工程學(xué)報(bào);2005年11期

10 魏建東;斜拉索各參數(shù)取值對(duì)索力測(cè)定結(jié)果的影響[J];力學(xué)與實(shí)踐;2004年04期

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 祁斌;孫玉文;;銑刀結(jié)合部參數(shù)辨識(shí)與刀尖點(diǎn)頻響函數(shù)預(yù)測(cè)的方法研究[J];機(jī)械工程師;2016年10期

2 王二化;吳波;胡友民;王軍;楊叔子;;主軸-刀柄-刀具系統(tǒng)刀尖頻響函數(shù)的預(yù)測(cè)方法研究[J];振動(dòng)與沖擊;2015年13期

3 王二化;許志榮;葉鋒;;立式銑床刀尖頻響函數(shù)預(yù)測(cè)方法研究[J];機(jī)床與液壓;2017年11期

4 伊洪彬;;數(shù)控加工中刀尖半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用[J];職業(yè);2009年17期

5 秦驍胤;;數(shù)控精車(chē)中的“假想刀尖”編程[J];機(jī)床與液壓;2006年09期

6 王二化;吳波;胡友民;楊叔子;;軸承和結(jié)合面動(dòng)力學(xué)對(duì)刀尖頻響函數(shù)的影響分析[J];機(jī)床與液壓;2016年19期

7 莊曙東;;數(shù)控車(chē)削中車(chē)刀刀尖方位號(hào)指定的研究[J];機(jī)械制造與自動(dòng)化;2010年03期

8 金學(xué)桐;;淺談刀尖半徑補(bǔ)償在數(shù)控車(chē)削中的應(yīng)用[J];通訊世界;2016年16期

9 楊義龍;;球形刀尖[J];機(jī)械工人.冷加工;1983年06期

10 閆蓉;蔡飛飛;彭芳瑜;汪勇;;基于響應(yīng)耦合方法的銑刀刀尖點(diǎn)頻響函數(shù)預(yù)測(cè)[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前2條

1 劉建春;郭隱彪;;異型石材磨削加工的刀具補(bǔ)償[A];福建省科協(xié)第四屆學(xué)術(shù)年會(huì)提升福建制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略思考專(zhuān)題學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

2 張永強(qiáng);張喜平;馬慶坡;;改變車(chē)削方式,提高刀具壽命及生產(chǎn)效率[A];自主創(chuàng)新、學(xué)術(shù)交流——第十屆河南省汽車(chē)工程科學(xué)技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 賈朝定;橫切機(jī)刀尖瞬時(shí)速度計(jì)算[N];中國(guó)包裝報(bào);2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 王二化;立銑加工過(guò)程穩(wěn)定性分析及切削顫振在線監(jiān)測(cè)方法研究[D];華中科技大學(xué);2013年

2 劉春時(shí);高速加工中心動(dòng)力學(xué)若干關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題研究[D];東北大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉疏;鉆刃刀尖軸向偏擺力學(xué)模型建立及有限元仿真[D];湘潭大學(xué);2017年

2 祁斌;基于RCSA的主軸刀具系統(tǒng)刀尖點(diǎn)頻響函數(shù)預(yù)測(cè)[D];大連理工大學(xué);2016年

3 王軍;數(shù)控銑削加工過(guò)程穩(wěn)定性分析與預(yù)測(cè)[D];華中科技大學(xué);2013年

4 宋宏李;大長(zhǎng)徑比插銑刀具及刀柄研究與設(shè)計(jì)[D];哈爾濱理工大學(xué);2016年

5 王少良;高速機(jī)床銑削穩(wěn)定性分析及刀尖點(diǎn)頻響函數(shù)預(yù)測(cè)[D];東北大學(xué);2012年

6 田汝坤;銑削鈦合金薄壁件刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[D];山東大學(xué);2012年

7 張文輝;基于有限元法的銑刀切入過(guò)程研究及破損預(yù)測(cè)[D];上海交通大學(xué);2011年

8 彭中偉;槽銑刀容屑槽參數(shù)優(yōu)化及高速刀柄動(dòng)平衡的研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2012年

9 李現(xiàn)華;復(fù)合結(jié)構(gòu)高彈性錐體高速刀柄的設(shè)計(jì)[D];燕山大學(xué);2017年

10 韓亞麗;離心力驅(qū)動(dòng)液壓膨脹式高速刀柄的設(shè)計(jì)[D];燕山大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2582053