【摘要】：數(shù)控機(jī)床作為主流加工設(shè)備,其應(yīng)用范圍極為廣泛,而能擴(kuò)大機(jī)床加工工藝范圍的附件銑頭是龍門(mén)銑床最常用的功能部件。合理選擇使用附件銑頭后龍門(mén)銑床的切削參數(shù)對(duì)減輕刀具磨損、保證機(jī)床整體剛性、提高工件加工精度具有重要意義,而目前對(duì)于使用附件銑頭的機(jī)床切削參數(shù)研究較少。本文以現(xiàn)有的龍門(mén)銑床切削參數(shù)為基礎(chǔ),采用理論、仿真和試驗(yàn)相結(jié)合的方法研究銑頭靜動(dòng)態(tài)特性與切削參數(shù)的關(guān)系,利用編制的程序?qū)崿F(xiàn)了使用附件銑頭后龍門(mén)銑床切削參數(shù)的快速選取。(1)采用正交試驗(yàn)方法建立銑削力經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ�。分析銑削正交試�?yàn)基本原理、試驗(yàn)?zāi)康呐c試驗(yàn)條件,通過(guò)測(cè)力儀采集轉(zhuǎn)位立銑刀銑削HT300、面銑刀銑削HT300、轉(zhuǎn)位立銑刀銑削淬硬鑄鐵和面銑刀銑削淬硬鑄鐵四種工況下不同切削參數(shù)所對(duì)應(yīng)的銑削力。利用多元線性回歸技術(shù)建立切削參數(shù)與不同方向銑削力的經(jīng)驗(yàn)公式,采用方差分析技術(shù)及數(shù)值對(duì)比的方法論證銑削力回歸模型的準(zhǔn)確性。(2)利用有限元仿真和試驗(yàn)相結(jié)合的方法研究銑頭靜態(tài)特性和切削參數(shù)的關(guān)系。剖析加長(zhǎng)銑頭和直角銑頭的機(jī)械結(jié)構(gòu),根據(jù)銑頭工作時(shí)的受力情況,分析出對(duì)加長(zhǎng)銑頭和直角銑頭使用精度影響最大的銑削分力分別為Fx和Fz。使用有限元軟件求解銑頭在不同大小銑削力作用下的靜力變形,通過(guò)線性擬合方法得到銑頭最大靜力變形與切削參數(shù)的關(guān)系。設(shè)計(jì)一套銑頭靜態(tài)試驗(yàn)方案,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得到銑頭靜力載荷與變形的關(guān)系,其與仿真結(jié)果相比,截距相差較大,由此對(duì)靜力變形與切削參數(shù)的關(guān)系進(jìn)行修正。(3)利用理論計(jì)算和有限元仿真相結(jié)合的方法研究銑頭動(dòng)態(tài)特性和切削參數(shù)的關(guān)系。根據(jù)能量守恒原理推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)固有頻率的表達(dá)式,使用有限元軟件求解出加長(zhǎng)銑頭和直角銑頭的前六階固有頻率和振型,判定在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)銑頭不會(huì)發(fā)生共振。根據(jù)穩(wěn)態(tài)受迫振動(dòng)理論,推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)振幅表達(dá)式,對(duì)銑頭在某一加工條件下進(jìn)行諧響應(yīng)分析,得到銑頭振幅并與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。將合銑削力作為激振力,結(jié)合銑頭的質(zhì)量和剛度,得到銑頭振幅和切削參數(shù)的關(guān)系。(4)通過(guò)計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)使用銑頭后龍門(mén)銑床切削參數(shù)的快速選取。利用C#開(kāi)發(fā)程序?qū)⑶邢鲄?shù)與銑削力、銑頭靜力變形、銑頭動(dòng)態(tài)特性的關(guān)系轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)語(yǔ)言,編制出易于操作的切削參數(shù)選取人機(jī)交互界面。通過(guò)加工試驗(yàn)證明,針對(duì)使用附件銑頭的龍門(mén)銑床,本文闡述的方法在提高工件加工質(zhì)量上具有較大的優(yōu)越性。選取安裝銑頭的龍門(mén)銑床的切削參數(shù)時(shí),考慮銑頭的靜動(dòng)態(tài)特性,有利于保證機(jī)床的整體性能,提高工件加工精度和表面質(zhì)量。通過(guò)編制的人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)了使用附件銑頭后龍門(mén)銑床切削參數(shù)的快速選取,填補(bǔ)了使用銑頭后切削參數(shù)選取領(lǐng)域內(nèi)的空白,對(duì)指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG54
【圖文】：

圖 1-1 XH2130 龍門(mén)加工中心布局圖，在未使用附件銑頭的機(jī)床切削參數(shù)優(yōu)化方面，學(xué)者們主要考慮工件切生產(chǎn)效率、刀具使用壽命和加工表面質(zhì)量等因素[5-7]。本課題在此基礎(chǔ)上現(xiàn)場(chǎng)操作人員使用附件銑頭后仍采用原來(lái)切削參數(shù)的現(xiàn)狀，提出對(duì)使用龍門(mén)銑床的切削參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)和調(diào)整。通過(guò)試驗(yàn)、理論計(jì)算、有限元仿相結(jié)合的方式，建立切削參數(shù)與銑削力、銑頭靜力變形和銑頭振動(dòng)特性數(shù)學(xué)關(guān)系轉(zhuǎn)化為人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)了使用附件銑頭后龍門(mén)銑床切削參。相關(guān)研究?jī)?nèi)容有利于彌補(bǔ)使用銑頭后切削參數(shù)選取和評(píng)價(jià)領(lǐng)域內(nèi)的空際生產(chǎn)和提高大型工件的加工精度具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2130 系列龍門(mén)加工中心主要由工作臺(tái)、床身、橫梁、立柱、滑枕、附件頭

基于銑頭靜動(dòng)態(tài)特性分析的龍門(mén)銑床切削參數(shù)確定及快c 公司以研發(fā)、生產(chǎn)力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的銑頭而聞名，其產(chǎn)品的 A 軸與 力矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，銑頭在使用過(guò)程中無(wú)磨損，具有加速度快和定位 A 軸定位精度可達(dá) 0.0013°，C 軸定位精度可達(dá) 0.002°。圖 1-2 為/C 軸雙擺角銑頭，目前已形成適用于高速、高精度切削加工的 S8 緊湊系、M21 中系列和 G30 重系列，可按用戶(hù)需求進(jìn)行多種配置[37]。ermann 公司生產(chǎn)的 A/C 軸雙擺角銑頭有齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)、混合驅(qū)動(dòng)等多種驅(qū)動(dòng)形式。針對(duì)傳統(tǒng)兩軸銑頭的極點(diǎn)問(wèn)題和擺動(dòng)幅度的ermann 公司創(chuàng)新性地研制了如圖 1-3 所示的 M3ABC 三軸旋轉(zhuǎn)銑頭，圍為±110°，C 軸的旋轉(zhuǎn)范圍為±360°，B 軸由兩條弧形導(dǎo)軌導(dǎo)向15°。該銑頭為五軸聯(lián)動(dòng)加工方式增加了新的維度，使機(jī)床的柔性化水，是當(dāng)今先進(jìn)銑頭的典型代表[38]。

【參考文獻(xiàn)】

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