本文關(guān)鍵詞：鋸片銑刀切削振動分析與研究

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【摘要】：高速回轉(zhuǎn)圓盤刀具——鋸片銑刀是一種用于金屬切斷和窄槽加工的銑削工具,在特種材料、塑性材料、復(fù)合材料、硅材料及貴重金屬加工中有廣泛的應(yīng)用。常規(guī)的鋸片銑刀由于本身厚度,不可避免地會產(chǎn)生鋸路損失,造成材料資源的嚴重浪費,同時切削產(chǎn)生的加工廢料加劇了環(huán)境污染,能源消耗也會提高。在進行特種材料加工時,由于材料資源的貴重性及高加工質(zhì)量的要求,降低這種損失變得尤為重要。因此,減小鋸片厚度成為鋸片銑刀主要發(fā)展趨勢之一。但是鋸片銑刀厚度變薄又會存在一系列的問題,最主要的就是鋸片剛度下降導(dǎo)致鋸片銑刀橫向振動加劇,降低了鋸片銑刀的壽命以及產(chǎn)品質(zhì)量,同時加大鋸片銑刀的噪聲。針對鋸片銑刀振動和噪聲問題,已有學(xué)者提出在鋸片銑刀上增加徑向槽、消音細縫以及采用阻尼材料充當鋸片銑刀基體的方法來減少鋸片銑刀的振動和噪聲,并且這些方法起到了明顯的減振降噪效果。在前人研究的基礎(chǔ)上,本文針對鋸片銑刀銑削時的橫向振動問題,應(yīng)用轉(zhuǎn)子動力學(xué)理論、臨界轉(zhuǎn)速理論和切削振動實驗測量對鋸片銑刀的振動動態(tài)特性進行了詳細的分析和研究。首先從理論上分析了鋸片銑刀切削時的金屬變形規(guī)律、受力特性及振動特性,指出在鋸片銑刀進行金屬切削時存在犁溝效應(yīng)及粘合效應(yīng)。利用克希霍夫(Kirchhoff)彈性薄板小撓度理論,建立了薄板振動的微分方程,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了中間有孔彈性薄圓板(鋸片銑刀)固有頻率計算公式,并用MATLAB對鋸片銑刀的前三階固有頻率進行了理論計算。在此基礎(chǔ)上,進行了鋸片銑刀空轉(zhuǎn)振動測試實驗、多種切削參數(shù)振動測試實驗,同時為降低鋸片銑刀的橫向振動設(shè)計了導(dǎo)向裝置輔助支撐,進行了有無導(dǎo)向裝置輔助支撐鋸片銑刀切削實驗。通過理論分析和實驗結(jié)果分析,可得到以下結(jié)論:1.鋸片銑刀為中心帶孔的薄板圓盤,其固有振動形式有扭轉(zhuǎn)振動、徑向振動和橫向振動。在實踐中,橫向振動最為突出,并且是構(gòu)成噪聲的最重要的輻射源。因此,控制圓盤或鋸片銑刀的振動與噪聲,關(guān)鍵是控制銑刀的橫向振動。2.對鋸片銑刀設(shè)計時應(yīng)綜合考慮鋸片銑刀的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對固有頻率的影響。鋸片銑刀的固有頻率隨鋸片厚度呈線性增加,但厚度增加會增大鋸路損失。可通過減少鋸片銑刀的直徑來提高鋸片銑刀的固有頻率,從固有頻率計算公式可知,鋸片銑刀直徑減小10%,固有頻率可提高21%。3.刀桿的旋轉(zhuǎn)不平衡及機床振動對鋸片銑刀的橫向振動有一定影響,但相對切削所引起的振動而言,影響較小。4.銑削金屬時,刀具的切削速度和切削厚度對鋸片銑刀的振動有很大影響,進給速度對鋸片銑刀的振動影響不明顯。因此,在鋸片銑刀實際工作時,可選用較小的切削速度和切削厚度。5.鋸片銑刀的切削參數(shù)的改變并不改變鋸片銑刀以其固有頻率振動的事實,鋸片銑刀以其固有頻率振動是最主要的振動形式。因此,使鋸片銑刀的切削頻率遠離刀具系統(tǒng)的固有頻率能夠有效控制和減弱振動和噪聲。6.鋸片銑刀切削金屬的切削頻率是產(chǎn)生振動的主要原因。切削頻率等于鋸片銑刀固有頻率或是固有頻率的整數(shù)倍時,刀具系統(tǒng)會發(fā)生共振。7.在鋸片銑刀上加裝導(dǎo)向裝置輔助支撐對刀具系統(tǒng)的振動抑制明顯。為此,建議在木工鋸機和石材鋸機上加裝該裝置,能起到很好的控制振動的效果。
【關(guān)鍵詞】：鋸片銑刀 橫向振動 鋸切力 固有頻率 頻譜分析
【學(xué)位授予單位】：廣西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG54
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 選題的背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 鋸切力的研究13
• 1.2.2 臨界轉(zhuǎn)速研究13-14
• 1.2.3 適張?zhí)幚淼难芯楷F(xiàn)狀14-15
• 1.2.4 開槽的研究15-16
• 1.2.5 鋸切工藝參數(shù)對鋸片銑刀振動特性影響研究16-17
• 1.2.6 導(dǎo)向裝置的研究17
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容17-19
• 第二章 鋸片銑刀切削動態(tài)特性理論分析19-34
• 2.1 鋸片銑刀的種類及結(jié)構(gòu)參數(shù)19-20
• 2.1.1 鋸片銑刀的種類19
• 2.1.2 鋸片銑刀的幾何參數(shù)19-20
• 2.2 鋸片銑刀切削機理分析20-25
• 2.2.1 鋸片銑刀切削過程20-21
• 2.2.2 金屬切削變形規(guī)律21-24
• 2.2.3 金屬切削變形下鋸片銑刀切削受力變化規(guī)律24-25
• 2.3 鋸片銑刀的受力分析25-28
• 2.3.1 鋸片銑刀受力模型假設(shè)25
• 2.3.2 鋸片銑刀切削力分析25-28
• 2.4 鋸片銑刀的振動分析28-31
• 2.4.1 鋸片銑刀切削時的主要振動形式28-29
• 2.4.2 鋸片銑刀的振動模態(tài)29-30
• 2.4.3 鋸片銑刀臨界轉(zhuǎn)速失穩(wěn)30-31
• 2.5 鋸片銑刀切削時的粘合效應(yīng)及犁溝效應(yīng)31-32
• 2.5.1 犁溝效應(yīng)和粘合效應(yīng)31-32
• 2.5.2 微凸體彈性支承油膜效應(yīng)32
• 2.6 本章小結(jié)32-34
• 第三章 鋸片銑刀非線性振動微分方程的建立34-44
• 3.1 克希霍夫（Kirchhoff）彈性薄板基本假設(shè)34-35
• 3.2 薄板非線性微分方程的建立35-39
• 3.3 中心有孔圓形薄板的固有頻率計算公式的推導(dǎo)39-40
• 3.4 幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對鋸片銑刀固有頻率的影響40-41
• 3.4.1 鋸片銑刀厚度40-41
• 3.4.2 鋸片銑刀直徑41
• 3.5 基于MATLAB鋸片銑刀固有頻率求解41-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第四章 鋸片銑刀銑削動態(tài)特性實驗方案設(shè)計44-54
• 4.1 主要實驗設(shè)備及條件44-46
• 4.1.1 實驗加工設(shè)備44-45
• 4.1.2 實驗用鋸片銑刀及實驗材料45-46
• 4.1.3 測量儀器46
• 4.2 實驗方案46-48
• 4.2.1 空轉(zhuǎn)及空轉(zhuǎn)進給鋸片銑刀振動特性實驗方案46-47
• 4.2.2 切削參數(shù)對鋸片銑刀切削動態(tài)特性實驗方案47-48
• 4.2.3 導(dǎo)向裝置輔助支撐對鋸片銑刀振動特性的影響實驗方案48
• 4.3 導(dǎo)向裝置的設(shè)計48-50
• 4.3.1 接觸式導(dǎo)向控制器組成48-49
• 4.3.2 接觸式導(dǎo)向裝置設(shè)計49-50
• 4.4 數(shù)據(jù)的采集與及操作規(guī)程50-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第五章 鋸片銑刀切削動態(tài)特性實驗研究54-67
• 5.1 空轉(zhuǎn)及空轉(zhuǎn)加進給運動鋸片銑刀振動特性研究54-56
• 5.2 切削參數(shù)鋸片銑刀切削振動特性的影響研究56-63
• 5.2.1 切削速度對鋸片銑刀振動特性的影響56-58
• 5.2.2 進給速度對鋸片銑刀切削動態(tài)特性的影響分析58-59
• 5.2.3 切削厚度對鋸片銑刀切削動態(tài)特性的影響59-61
• 5.2.4 鋸片銑刀切削頻率對鋸片銑刀振動特性的影響61-63
• 5.3 導(dǎo)向裝置輔助支撐鋸片銑刀切削振動特性實驗研究63-66
• 5.3.1 導(dǎo)向裝置輔助支撐對鋸片銑刀切削振動的影響研究64-65
• 5.3.2 改進和建議65-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 第六章 結(jié)論和展望67-69
• 6.1 結(jié)論67-68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻69-71
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明71-72
• 致謝72

【參考文獻】

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本文編號：776234