發(fā)布時(shí)間：2017-07-26 22:29

  本文關(guān)鍵詞：自由曲面伺服車(chē)削切削力測(cè)量及裝置研制

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【摘要】：快速刀具伺服(Fast tool servo, FTS)是一種附加在機(jī)床導(dǎo)軌溜板上,由一個(gè)或多個(gè)高頻直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng),能夠?qū)崿F(xiàn)平面或空間往復(fù)運(yùn)動(dòng)的車(chē)床輔助加工技術(shù)。在自由曲面伺服車(chē)削領(lǐng)域,FTS有著廣泛的應(yīng)用。其主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：機(jī)床加工誤差補(bǔ)償；自由曲面中的回轉(zhuǎn)不對(duì)稱(chēng)表面；軸類(lèi)零件及微結(jié)構(gòu)功能表面等。在伺服車(chē)削過(guò)程中,其切削力信號(hào)的提取愈加重要。對(duì)切削力的深入理解,合理建模和精確測(cè)量,都將有助于探索材料去除過(guò)程,監(jiān)測(cè)刀具磨損現(xiàn)象,了解加工機(jī)制,有效的提高加工裝置的性能和加工工件的質(zhì)量�；贔TS的自由曲面車(chē)削,與普通端面車(chē)削和軸表面車(chē)削加工不同,其切削厚度始終在發(fā)生高頻瞬態(tài)變化,因此深入探究其切削力變化就更加重要。為此,準(zhǔn)確的測(cè)量和辨識(shí)切削力信號(hào)就成為亟待解決的首要問(wèn)題。 為了解決上述問(wèn)題,本文研制了一臺(tái)能夠進(jìn)行兩自由度切削力測(cè)量的測(cè)力FTS裝置,并同時(shí)通過(guò)靜態(tài)標(biāo)定測(cè)試及動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法等提高其測(cè)力準(zhǔn)確性。并最終通過(guò)機(jī)床在線(xiàn)車(chē)削鋁制工件,測(cè)量其切削力。本文主要做了如下工作： 1提出了一種切削力模型。這種模型考慮到了刀具切削刃鈍圓半徑和刀具后角與已加工表面的擠壓作用。通過(guò)最小能變?cè)韺?duì)最小未成型切削厚度建模,探究滯點(diǎn)角θm和工件與刀具前刀面的摩擦角βα的關(guān)系。 2研制了一種采用嵌入式測(cè)力系統(tǒng),能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩向切削力精確測(cè)量的壓電致動(dòng)式快速刀具伺服裝置(DFT-FTS)。利用兩組對(duì)稱(chēng)平行的以直圓型柔性鉸鏈為單元的柔性機(jī)構(gòu)作為導(dǎo)向支撐裝置,同時(shí)結(jié)合壓電驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)單元。利用直板型柔性鉸鏈兩垂直方向剛度差異的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了直板型柔性鉸鏈串聯(lián)型力傳感器裝載機(jī)構(gòu)。這種壓電力傳感器裝載機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了單向切削力的精確測(cè)量以及兩向切削力耦合的最小化。并進(jìn)行了靜力學(xué)分析。通過(guò)系統(tǒng)的對(duì)所設(shè)計(jì)的測(cè)力FTS進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真和建模,分析揭示了影響測(cè)力FTS系統(tǒng)測(cè)力準(zhǔn)確性的因素。 3系統(tǒng)分析了應(yīng)用在測(cè)力裝置中的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法,通過(guò)比對(duì)得出應(yīng)用頻域直接多向頻譜分析的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法,對(duì)確保測(cè)力FTS系統(tǒng)的準(zhǔn)確性是最適合的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)機(jī)構(gòu)理論最大行程,剛度,最小分辨率以及規(guī)律力信號(hào)補(bǔ)償后數(shù)值誤差等進(jìn)行了測(cè)試,獲得了較好的效果,并最終進(jìn)行機(jī)床在線(xiàn)切削。
【關(guān)鍵詞】：切削力測(cè)量 快速刀具伺服 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償 測(cè)力FTS 自由曲面 嵌入式測(cè)力系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG51
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-20
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)9-18
• 1.2.1 快速刀具伺服9-11
• 1.2.2 切削力測(cè)量及建模11-18
• 1.3 論文研究?jī)?nèi)容18-20
• 第2章 切削力模型20-28
• 2.1 切削力建模20-25
• 2.1.1 微切削力分區(qū)建模21-25
• 2.1.2 綜合切削力模型25
• 2.2 最小未成型切屑厚度建模25-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第3章 測(cè)力FTS設(shè)計(jì)28-48
• 3.1 測(cè)力FTS機(jī)械構(gòu)型設(shè)計(jì)28-29
• 3.2 測(cè)力FTS運(yùn)動(dòng)部分設(shè)計(jì)29-36
• 3.2.1 運(yùn)動(dòng)部分靜力學(xué)分析30-34
• 3.2.2 運(yùn)動(dòng)部分動(dòng)力學(xué)分析34-36
• 3.3 測(cè)力FTS測(cè)力部分設(shè)計(jì)36-46
• 3.3.1 測(cè)力部分最優(yōu)嵌入位置動(dòng)力學(xué)分析37-39
• 3.3.2 力傳感器裝載機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)39-46
• 3.4 本章小結(jié)46-48
• 第4章 切削力測(cè)量動(dòng)態(tài)補(bǔ)償48-56
• 4.1 測(cè)力FTS整體動(dòng)力學(xué)分析48-52
• 4.2 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法52-54
• 4.2.1 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償評(píng)價(jià)分析53-54
• 4.3 本章小結(jié)54-56
• 第5章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論56-68
• 5.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)部分性能測(cè)試56-60
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及系統(tǒng)組成56
• 5.1.2 機(jī)構(gòu)開(kāi)環(huán)性能測(cè)試56-58
• 5.1.3 伺服系統(tǒng)性能測(cè)試58-60
• 5.2 機(jī)構(gòu)測(cè)力部分性能測(cè)試60-63
• 5.2.1 靜態(tài)標(biāo)定60-62
• 5.2.2 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償62-63
• 5.3 切削實(shí)驗(yàn)63-67
• 5.3.1 平面切削64-65
• 5.3.2 自由曲面切削65-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 第6章 結(jié)論與展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-78
• 致謝78

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 張效棟;房豐洲;程穎;;自由曲面超精密車(chē)削加工路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];天津大學(xué)學(xué)報(bào);2009年03期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 張濤;微切削加工單位切削力及表面加工質(zhì)量的尺寸效應(yīng)研究[D];山東大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：578690