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《清华大学》 2001年
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铣削工艺系统瞬态力学模型和非线性动力学特性的研究

张智海  
【摘要】: 在现代制造中,立铣被广泛应用在机加工工艺中。随着新的制造概念和技术的出现,为了提高工件质量和加工效率,铣削建模成为研究的关键问题。结合国家自然科学基金项目(59705018,59889504),针对直柄螺旋棒铣刀的铣削加工工艺,本文主要在以下几个方面进行了应用基础性研究: 1、为了研究铣削机理,预报螺旋立铣刀铣削力矩,建立了一个瞬时铣削力矩解析卷积模型。铣削力矩是铣削过程中一个重要的物理量。通过分析单位铣削力和力矩之间的关系,可以获得铣削力矩的傅里叶级数多项式,得到铣削力矩在频域中的解析卷积表达式。 2、在立铣过程中,影响表面形成的因素有铣削力/力矩、机床和工件特性等等。加工过程中切削力/力矩造成刀具、机床和工件的变形。通过对这些因素的研究,基于铣削力/力矩和瞬时未变形切屑厚度的关系,建立了一个加工表面几何误差的解析模型。与数值模型相比,解析模型可以对工艺设计和优化提供帮助,并且有助于认识工艺参数和工件质量,产品设计,工艺规划和控制之间的关系。 3、在机加工中,由于对工件表面,刀具和机床性能的负面影响,切削振动需要极力避免。但是,由于系统的物理性质,几何性质和铣削工艺的特殊性决定了机床-刀具-工件-夹具系统是一个复杂的非线性动力学系统。大量的非线性因素影响了铣削过程的动力学性能。因此,为了预报切削系统中振动的发生,本文考虑了机床刚度的非线性和铣削过程时延、断续切削等非线性因素,建立了一个预报铣削振动产生的非线性模型。为了探讨混沌对切削振动的影响,根据这个模型,研究了动力学系统中的混沌现象。 4、应用网络技术,对模型的集成及铣削力模型的快速构造进行了探讨。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TG54

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