為了適應科技與社會的快速發(fā)展,企業(yè)對制造業(yè)的要求不斷提高,因此高速切削技術以及高速切削機床在制造業(yè)中快速崛起,在保證工件表面質量的前提下,如何提高加工效率是該領域的一個重要研究內容。由于目前還沒有相對完整的切削參數(shù)組合,可供操作人員在實際高速切削加工過程中選擇,大多數(shù)企業(yè)為了保證機床和操作人員的安全,在生產加工過程中會選擇使用該機床相對較低的切削速度,這樣導致了高速機床的優(yōu)越性不能充分發(fā)揮出來。因此需要通過模擬仿真與試驗研究相結合的方式,對外圓高速車削加工過程進行研究,這對實際高速車削加工過程中實現(xiàn)高效率,高表面質量具有重要意義。本文以切削穩(wěn)定域下外圓高速車削45~#鋼為研究對象,基于無顫振切削參數(shù)對外圓高速車削加工中的切削力和表面粗糙度進行研究,并通過高速車削試驗驗證了仿真結果的可靠性。本課題主要做了以下幾個方面的研究:(1)外圓切削系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與驗證。運用解析法對兩自由度切削系統(tǒng)動力學方程進行求解,得到了極限切削寬度的數(shù)值表達式,通過MATLAB繪制了判別切削系統(tǒng)穩(wěn)定性的穩(wěn)定性葉瓣圖,得到了極限切削寬度的最小值,該值既能避免高速切削時機床發(fā)生顫振,又可有效的提高工件表面質量;最后... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

高速切削速度-溫度曲線

切削穩(wěn)定域下高速車削45#鋼的切削力與表面粗糙度研究8第2章外圓高速車削穩(wěn)定性分析2.1引言高速切削加工過程產生的切削顫振是制約高速切削加工效率和加工精度極其重要的因素，當金屬工件在高速機床上加工時，切削顫振現(xiàn)象會導致切削加工過程復雜多變，從而使得機床加工工件的表面精度降低，也會加劇刀具的磨損。通過對切削穩(wěn)定性進行分析，繪制穩(wěn)定性葉瓣圖得到極限切削寬度值，實際現(xiàn)場操作人員在批量生產加工之前，可以通過葉瓣圖的穩(wěn)定區(qū)域選擇合理的切削參數(shù)，這樣不但可以避免高速切削加工過程中切削顫振對工件表面產生的不利影響，而且可以充分發(fā)揮機床和刀具的性能，提高加工效率并增加企業(yè)經(jīng)濟效益。為了驗證穩(wěn)定性葉瓣圖所預測出的穩(wěn)定區(qū)域，對穩(wěn)定區(qū)域的切削參數(shù)進行時域仿真分析。2.2外圓車削顫振模型在對外圓車削顫振分析過程中，往往將工件考慮為剛性體，并且認為切削厚度只受刀具動態(tài)參數(shù)的影響。但實際切削加工過程中主軸轉速往往低于工件的固有頻率，因此，本小節(jié)視第一階振型為有意義參數(shù)，并且將工件也考慮為一個單自由度的彈簧-質量-阻尼系統(tǒng)，并建立工件-刀具兩自由度外圓車削顫振系統(tǒng)動力學模型，如圖2.1所示，其運動學方程為工件和刀具隨時間變化的耦合式[43]，如式(2.1)：圖2.1外圓車削顫振動力學模型111111222222coscosmxtcxtkxtFtmxtcxtkxtFt(2.1)

解。由主軸轉速表達式(2.18)和極限切削寬度表達式(2.22)分析可知，如果能夠測出機床系統(tǒng)動力學參數(shù)(1k ，2k ，1 ，2 ，n1 ，n2 )以及外圓切削工件時的動力學參數(shù)fk ，可以通過編寫程序來繪制出切削穩(wěn)定性區(qū)域圖，通過該圖可以在穩(wěn)定區(qū)域根據(jù)所需主軸轉速來選擇切削寬度，穩(wěn)定性葉瓣圖繪制過程如圖 2.2 所示。 2.4.2 外圓高速車削穩(wěn)定域分析 根據(jù)文獻[43，44]中試驗結果得到的相關參數(shù)(1k =12000N/mm，2k =6500N/mm，n1 =2500Hz，n2 =600Hz，1 =0.015，2 =0.023，ck =2600N/m2)，通過穩(wěn)定性葉瓣圖的繪制流程圖進行數(shù)值模擬，得到外圓車削工件時機床的振動頻率在刀具的固有頻率附近上下波動時，該外圓車削系統(tǒng)的穩(wěn)定性葉瓣圖，如圖 2.3 所示。

【參考文獻】：
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本文編號：2939894