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《华侨大学》 2004年
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平面铣削加工过程虚拟仿真系统的开发及其应用研究

陈勇  
【摘要】:铣削加工作为机械制造中一种常用的切削加工工艺,被广泛应用于汽车、航空及模具制造业中机械零件的粗、精加工。由于铣削加工过程中的多刃断续切削、半封闭加工以及切削厚度随时间改变等特性,使得铣削加工机理较为复杂,加工过程容易出现颤振现象。颤振是影响零件加工质量和限制铣削加工效率的主要因素,还会降低刀具的使用寿命,损害机床的安全性。 由于缺乏较为合理和实用的虚拟仿真系统对铣削加工过程动态特性的预测和振动预报,目前大多数企业在常规铣削加工(包括使用计算机数控加工系统)中,往往采用经验数据或是参考切削用量手册来选择铣削加工参数。为避免加工过程中颤振的出现及其不良影响,加工中常被迫强制改变切削加工参数,如降低切削深度或进给速度,但这却妨碍充分利用机床额定功率,导致加工工时,也即加工成本上升。在寻找解决该问题的办法中,提出一个对动态铣削加工过程进行深入、系统的理论和实验研究,开发一套实用的铣削加工过程虚拟仿真系统应是较为有效的方法。这样,在实际铣削加工之前,能够根据加工条件的变化准确地反映出铣削加工参数和刀具几何参数与铣削加工动态特性的关系,并在工艺设计阶段尽量优化加工条件,包括选择合理的刀具几何参数以及主轴转速、切削深度、切削宽度、进给量等参数。 本文正是基于上述思想,并借助于Matlab/Simulink环境,建立和研制了平面铣削加工过程虚拟仿真系统(VSS),采用离线振动控制策略对建立虚拟仿真系统各个模块的关键技术进行了深入研究。研究内容与主要成果为: (1)以平面铣削加工动力学为研究对象,考虑铣削加工过程的再生振动效应,分析了瞬态切削厚度、刀具有效前角以及刀具偏心模型对动态切削力的影响,对传统的铣削加工动力学解析模型提出改进算法,建立实用有效的铣削加工动力学数学模型和物理模型。 (2)在改进的铣削加工动力学数学模型和物理模型的基础上,综合分析和研究仿真建模过程中的常见算法精度及其效率,确定采用变步长数值积分算法(四阶Runge—Kutta算法)和递推算法建立动态铣
【学位授予单位】:华侨大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TG54

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