本文摘要:
本文針對時變模態(tài)參數(shù)作用下薄壁葉片多時滯五軸加工中心銑削動力學建模與穩(wěn)定性預測進行研究,提出了薄壁葉片五軸銑削加工過程中銑削力系數(shù)的精確標定方法,探究了時變模態(tài)參數(shù)作用下的多時滯五軸銑削穩(wěn)定性影響規(guī)律,驗證了薄壁葉片在常規(guī)銑刀與變齒距銑刀五軸銑削加工過程中的穩(wěn)定性。證明了本文理論的正確性,得到以下結(jié)論:(1)提出了基于接觸區(qū)域分層思想的精確五軸銑削力系數(shù)標定方法。將刀具-工件接觸區(qū)域沿刀具軸向進行分層處理從而計算五軸銑削力系數(shù),對比表明分層處理后得到的銑削力系數(shù)更加精確。在薄壁葉片五軸銑削加工過程中,當前傾角與側(cè)傾角均為0°時,通過分層與未分層求得銑削力系數(shù)后預測的銑削力基本吻合;當加工過程中傾角不為0°時,分層后求得銑削力系數(shù)預測的銑削力比未分層求得銑削力系數(shù)后預測的銑削力更加準確。驗證了基于接觸區(qū)域分層思想求解五軸銑削力系數(shù)方法的有效性和準確性。(2)建立了薄壁葉片常規(guī)刀具五軸銑削動力學模型和針對變齒距球頭銑刀的多時滯五軸銑削動力學模型,推導了變時滯五軸銑削動力學方程,提出了考慮薄壁葉片時變模態(tài)特性的五軸銑削穩(wěn)定性預測方法。求解了銑削過程中隨著刀具位置以及材料去除的時變模態(tài)參數(shù),驗證了建立的薄壁葉片多時滯五軸銑削動力學方程。通過模態(tài)錘擊實驗,獲取了薄壁葉片五軸銑削加工過程中的頻響函數(shù)和模態(tài)參數(shù),將有限元法與模態(tài)實驗相結(jié)合,預測了加工過程中的模態(tài)參數(shù)與錘擊實驗獲取的模態(tài)參數(shù)誤差較小,驗證了時變動力學特性理論的準確性。(3)繪制了考慮時變模態(tài)參數(shù)作用下常規(guī)銑刀與變齒距銑刀五軸銑削穩(wěn)定性葉瓣圖,獲得了穩(wěn)定加工的工藝參數(shù)組合,分析了時變模態(tài)參數(shù)對薄壁葉片五軸銑削穩(wěn)定性的影響,選擇了不同工況下的參數(shù)組合進行銑削實驗,通過在主軸轉(zhuǎn)速5000rpm與8000rpm下進行了三齒常規(guī)銑刀、三齒變齒距銑刀、四齒常規(guī)銑刀、四齒變齒距銑刀薄壁葉片五軸銑削銑削加工實驗。實驗結(jié)果表明,本文理論模型和所提方法可以準確的預測五軸銑削穩(wěn)定性。同時針對薄壁葉片多時滯五軸銑削穩(wěn)定性驗證實驗,揭示了采用變齒距刀具進行薄壁葉片五軸銑削時具有顫振抑制效果。綜上所述,本文標定了薄壁葉片五軸銑削力系數(shù),獲取了薄壁葉片的模態(tài)參數(shù),通過預測的穩(wěn)定性葉瓣圖選取了不同加工參數(shù)組合,對比了常規(guī)刀具與變齒距刀具五軸銑削時的穩(wěn)定性極限,驗證了薄壁葉片變時滯五軸銑削時的顫振抑制效果。6.2展望五軸銑削加工系統(tǒng)動力學是一個復雜的研究課題,影響銑削過程中穩(wěn)定性的因素還有很多,銑削動力學作為高性能加工的基礎(chǔ),需要更深入地研究其本質(zhì)。本文主要針對變齒距球頭銑刀多時滯參數(shù)和薄壁葉片時變特性動力學進行研究,由于時間和試驗條件的關(guān)系,有大量的問題仍需進一步深入研究,主要總結(jié)為以下:(1)五軸高速銑削加工是實現(xiàn)現(xiàn)代航空航天中復雜薄壁件加工的重要技術(shù),但本文的理論和實驗主要針對變齒距刀具在5000—10000rpm下進行薄壁葉片五軸銑削,變螺旋銑刀、既變齒距又變螺旋銑刀高速銑削薄壁葉片及其復雜曲面的銑削穩(wěn)定性研究勢在必行。(2)本文只考慮了在五軸銑削過程中工件的穩(wěn)定性,沒有考慮到刀具主軸的影響,同時未考慮工件的裝夾方式對其銑削加工過程中的穩(wěn)定性的影響,在以后的研究中應(yīng)對刀具、裝夾方式、過程阻尼等進行更加深入的研究,進一步完善銑削穩(wěn)定的預測模型。
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2024-11
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