【摘要】：鈦合金薄壁件加工過(guò)程中極易發(fā)生切削顫振,嚴(yán)重時(shí)往往惡化工件表面加工質(zhì)量,限制加工效率的提高,進(jìn)而降低生產(chǎn)效益。為此,本文從銑削顫振的本質(zhì)著手,基于過(guò)程阻尼效應(yīng)提出改變齒間距、螺旋角以及消振棱等刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)的減振刀具設(shè)計(jì)方案,并進(jìn)行數(shù)值模擬驗(yàn)證和試驗(yàn)驗(yàn)證。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)綜合考慮時(shí)滯效應(yīng)建立變齒距銑刀與變螺旋銑刀的銑削動(dòng)力學(xué)模型;然后,優(yōu)化變齒距刀具的齒間距,并結(jié)合數(shù)值模擬,分析齒間距、基準(zhǔn)螺旋角與相鄰刀齒間螺旋角的等差增量對(duì)鈦合金薄壁件銑削穩(wěn)定性的影響。(2)基于對(duì)變齒距、變螺旋刀具的研究,提出同時(shí)變齒距變螺旋刀具設(shè)計(jì)。運(yùn)用數(shù)值模擬對(duì)同時(shí)變齒距變螺旋刀具的減振效果進(jìn)行分析,進(jìn)而比較變齒距銑刀、變螺旋銑刀和同時(shí)變齒距變螺旋銑刀三者的減振優(yōu)勢(shì)。(3)基于過(guò)程阻尼效應(yīng),分析刀具后刀面倒棱形成的介觀消振棱對(duì)刀具銑削穩(wěn)定性的影響,進(jìn)而得到不同轉(zhuǎn)速下的有效極限消振棱寬度與低速區(qū)較為合理的消振棱寬度區(qū)域。(4)根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果選取十組代表性消振棱寬度定做立銑刀,運(yùn)用所做刀具進(jìn)行鈦合金薄壁件銑削試驗(yàn),使用LabVIEW SE軟件采集加速度信號(hào),信號(hào)經(jīng)過(guò)MATLAB傅里葉變換得到加速度的頻域圖。然后,基于加速度頻譜圖分析刀具的銑削穩(wěn)定性,驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性。
【圖文】：

多材料的銑削過(guò)程中都具有較好的減振效果。但關(guān)于齒間距的優(yōu)化方案卻略有欠缺，距的分布方案還可以有其他新的探索。除此之外，變螺旋銑刀的螺旋角變化方式對(duì)銑的影響是本章另一個(gè)探究?jī)?nèi)容；基于前兩者的研究本章還將分析同時(shí)變齒距變螺旋對(duì)性的影響，并對(duì)三種非常規(guī)刀具的減振優(yōu)勢(shì)予以比較。1 變齒距刀具的銑削穩(wěn)定性分析由緒論 1.2.1 節(jié)知，變齒距刀具在銑削鈦合金及其薄壁件時(shí)具有良好的減振作用，本已有理論提出新的齒間距分布方案，并對(duì)齒間距進(jìn)行優(yōu)化；最后，結(jié)合數(shù)值模擬法對(duì)刀具進(jìn)行了銑削穩(wěn)定性分析。1.1 變齒距刀具的銑削動(dòng)力學(xué)模型工件為薄壁件，為了簡(jiǎn)化模型選用大直徑整體立銑刀，保證工件剛度遠(yuǎn)小于刀具剛度刀具工件系統(tǒng)視刀具為剛性件工件為柔性件，加工過(guò)程僅考慮工件的振動(dòng)，物理模型為圖 2.1。建立如圖所示的自然坐標(biāo)系 X-Y，因?yàn)?X 向剛度遠(yuǎn)大于 Y 向，所以建立動(dòng)時(shí)只考慮 Y 向動(dòng)態(tài)切厚對(duì)切削力的影響。

南京航空航天大學(xué)全日制專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文削力系數(shù) Ktc=1800MPa,Krc=600MPa。刀具的齒間距分布選用上一節(jié)優(yōu)化結(jié)果，并定義刀具一齒間距分布為[78°,85°,94°,103°]，刀具二齒間距分布為[71°,82°,96°,111°]。加工材料選用 40mm*5mm*70mm 的 Ti6Al4V 薄壁件，，模態(tài)參數(shù)分別為：ww=2140Hz、 0.031w 、kw=4.18×106N/mm。刀具軸向離散單元長(zhǎng)度 dz=0.2mm,整個(gè)旋轉(zhuǎn)周期離散點(diǎn)數(shù)為 G=200�？紤]到工件為柔性件，為了避免切削力過(guò)大產(chǎn)生過(guò)大的讓刀現(xiàn)象，模擬過(guò)程采用順銑加工，每齒進(jìn)給量與徑向切深取較小值。主要銑削參數(shù)如表 2.1：表 2. 1 變齒距刀具切削參數(shù)表注： 500:50:6000 表示對(duì)應(yīng)參數(shù)由 500 等差增至 6000，差值為 50；1:0.2:9 意義相同。數(shù)值模擬過(guò)程中綜合考慮了刀齒的切削順序?qū)︺娤鞣�(wěn)定性的影響，兩種優(yōu)化后的非常規(guī)銑刀的銑削穩(wěn)定性分析結(jié)果如圖 2.4、2.5 。主軸轉(zhuǎn)速（rpm）軸向切深（mm）每齒進(jìn)給量（mm/z）徑向切深（mm）500:50:6000 1:0.2:9 0.06 0.8
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG714

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

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本文編號(hào)：2652904