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高速微小孔振动钻削主轴系统动力学分析

裴永臣  
【摘要】: 本文根据实际微小孔钻床的结构特点,将主轴系统简化为六个阶梯轴段。采用有限单元法和Timoshenko梁-轴理论,结合虚功原理和拉格朗日原理,在考虑了主轴系统的陀螺力矩、钻削轴向力、主轴轴承和比例阻尼等因素对主轴系统弯曲变形影响的基础上,建立了包含回转系统偏心的微小孔钻床主轴系统转子动力学模型,给出了主轴系统弯曲变形产生的正应力和剪切应力的计算式。在上述工作基础上,分别分析了普通钻削和振动钻削时,钻头悬伸长度、主轴轴承位置、轴承刚度和阻尼、轴向力恒定部分、轴向力幅度、轴向力频率和主轴转速等系统参数对轴段截面弯曲正应力、主轴系统共振特性和稳定性的影响。综合微小孔钻头的弯曲应力疲劳特性和主轴系统的稳定性,定义了评价振动钻削主轴系统转子动力学性能优劣的指标,给出了基于该指标的主轴系统合理参数。


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