【摘要】：細(xì)長(zhǎng)軸零件在機(jī)器中對(duì)連接和傳動(dòng)起到重要作用,尤其在交通、國(guó)防、農(nóng)業(yè)等行業(yè)應(yīng)用廣泛,但由于其長(zhǎng)徑比大,在車(chē)削時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和彎曲變形。其中振動(dòng)的產(chǎn)生是切削過(guò)程中比較常見(jiàn)的一種不利因素,并且切削力也是車(chē)削過(guò)程中極其重要的切削參數(shù),振動(dòng)的發(fā)生和切削力大小的選擇不僅會(huì)影響刀具使用壽命和設(shè)備的功率消耗,也會(huì)影響工件的表面質(zhì)量及尺寸精度。因此對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸切削過(guò)程中的振動(dòng)因素和切削力大小的研究,對(duì)于實(shí)現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)軸精密加工具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本文主要研究了采用拉夾逆向法車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸的振動(dòng)特性,并基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)采用此方法車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)切削力的大小。首先介紹了機(jī)械加工系統(tǒng)中常見(jiàn)的振動(dòng)類(lèi)型及各自的振動(dòng)特征,分別建立普通車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸和拉夾逆向車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸的結(jié)構(gòu)圖和徑向彎曲振動(dòng)模型,求解出前三階固有頻率和振型函數(shù),并證明振型函數(shù)的正交性,用Matlab軟件求解出細(xì)長(zhǎng)軸前三階振型函數(shù)的彎曲曲線(xiàn)。其次用Deform仿真軟件基于正交試驗(yàn)選擇合適的切削參數(shù)得到的采用拉夾逆向法車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸的切削力的大小,并與經(jīng)驗(yàn)公式算出的切削力進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證仿真結(jié)果的正確性,得到的切削力大小也為ANSYS分析提供了數(shù)據(jù)。然后基于ANSYS Workbench軟件建立了拉夾逆向車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸的靜力學(xué)仿真模型,并分別對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸進(jìn)行靜力學(xué)分析、模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,得出拉夾逆向車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸的變形比普通車(chē)削變形小,振動(dòng)頻率得到很大提高,大約是普通車(chē)削的兩倍,諧響應(yīng)值大約是普通車(chē)削的一半,從而驗(yàn)證了理論分析結(jié)果的正確性。最后應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練拉夾逆向車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸車(chē)削力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型,并進(jìn)行了所訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)模型的試驗(yàn)驗(yàn)證,網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)測(cè)值與仿真值十分接近,因此,建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以精確的預(yù)測(cè)車(chē)削力的大小,為合理確定切削用量、提高工件表面質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率等提供了重要的參考依據(jù)。
【圖文】：

圖 1-1 后拉夾頭裝置Fig.1-1 Rear pull chuck device武文革[16]主要對(duì)逆向車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸進(jìn)行了力學(xué)分析，通過(guò)分析正向車(chē)削和逆向車(chē)削，在進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)，首切采用正向車(chē)削，復(fù)切采用逆向車(chē)削，這樣的工藝路線(xiàn)既可以提高加工精度又可以提高加工效率。鄧志平教授[17]對(duì)雙刀切削細(xì)長(zhǎng)軸的方法進(jìn)行了研究，采用對(duì)稱(chēng)式雙刀車(chē)削，可以有效的減小彎曲變形量，提高了加工精度，并且刀具的背吃刀量減小，提高了刀具的壽命，最后得出雙刀車(chē)削不僅能夠提高加工質(zhì)量、提高工作效率還能降低成本。譚文凱、劉利民等[18]在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)超細(xì)長(zhǎng)軸加工困難，很容易出現(xiàn)竹節(jié)形等形狀誤差，于是利用上下刀塔同步技術(shù)進(jìn)行雙刀對(duì)稱(chēng)切削，制定合適的工藝路線(xiàn)，加工出的細(xì)長(zhǎng)軸完全符合設(shè)計(jì)要求，可以達(dá)到較高的加工精度。戴海港等[19]提出了一種三刀車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸的方案，對(duì)此方案受力分析并建立力學(xué)模型，用計(jì)算機(jī)軟件仿真分析，，最后得出采用此種方法的彎曲變形量是普通方法的五分之一。郭建華[20]提出要想提高加工精度，必須有一套完善的工藝方案，其中包括加工工藝路線(xiàn)、裝夾方法、切削刀具角度等等，并且針對(duì)刀具角度的選擇做了進(jìn)一

第 1 章 緒論且改造效果好等優(yōu)點(diǎn)。李桂華[31]通過(guò)對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸加工過(guò)程中的受力和受熱分析，根據(jù)傳熱學(xué)理論和彈性力學(xué)原理，建立了誤差補(bǔ)償數(shù)學(xué)模型，并在加工過(guò)程中開(kāi)發(fā)數(shù)控伺服系統(tǒng)的半閉環(huán)誤差補(bǔ)償系統(tǒng)對(duì)切削力達(dá)到同步實(shí)時(shí)補(bǔ)償，通過(guò)試驗(yàn)證明該方法的有效可行，也為其他零件的精密加工提供參考。趙航[32]根據(jù)對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸加工過(guò)程的仿真研究，開(kāi)發(fā)了一套車(chē)削仿真的軟件系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸的典型加工過(guò)程仿真，并且對(duì)其加工結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)，得出其誤差大小，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)實(shí)際加工系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償和修正，取得較好的效果。江平[33]研究了采用跟刀架輔助切削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)的誤差補(bǔ)償，通過(guò) Deform 軟件仿真車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸的加工過(guò)程，并分析加工過(guò)程中的刀具磨損情況，由此得出細(xì)長(zhǎng)軸的誤差主要來(lái)源于加工過(guò)程中工件彎曲變形導(dǎo)致的工件退讓和刀具磨損，采用 MCS-51 單片機(jī)對(duì)誤差進(jìn)行補(bǔ)償，達(dá)到很好的抑制作用。
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG51

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2675333