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《山东大学》 2005年
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高速切削稳定性及其动态优化研究

唐委校  
【摘要】:高速切削加工具有高效率、高精度和低成本的突出优势,是最重要、最具共性的先进制造技术之一,具有广阔的发展应用前景。高速切削系统(包括机床、刀具、工件和切削过程)是复杂的动态系统,随着切削速度的提高,切削过程中的振动导致的不稳定切削对生产效率、加工质量、成本以及机床和刀具寿命的影响比普通速度切削大得多。高速切削加工的诸多优越性的发挥必须以无振动稳定切削的实现为前提。目前,关于高速切削稳定性分析预测及其动态优化理论与方法的研究很少,严重限制了高速切削技术的发展。因此,以实现稳定切削条件下的高生产效率和高加工质量为优化目标,提出在高速切削机床和刀具的设计、制造、检验、切削加工生产与维护的整个生命周期中进行考虑切削稳定性的动态优化的新理念,研究适合高速切削特点的切削稳定性预测及其动态优化理论和工程应用方法,是促进高速切削技术发展和应用的重要应用基础课题,对充分发挥高速切削的技术优势和经济优势具有重要的理论意义和现实意义。 探讨适合高速切削特点的高速切削系统动力学模型及其建模方法,据Lagrange方程,建立了考虑高转速下离心力和陀螺力矩等多变量影响的高速切削系统多自由度动力学模型。以DMU-70V五轴高速加工中心(HSK主轴-刀柄联结)和ACE-V500立式加工中心(BT主轴-刀柄联结)为例,分析比较了离心力和陀螺力矩对不同机床主轴-刀柄结构及其与不同刀具(立铣刀、面铣刀,不同直径、齿数、外伸长径比)匹配时在不同支承刚度、不同转速下的动态特性的影响。界定了不同主轴刀柄结构需考虑离心力和陀螺力矩影响的临界转速范围。数值计算和实验结果表明,高转速下离心力和陀螺力矩的影响不能忽略,HSK主轴-刀柄结构在高速下的动态特性明显好于BT结构。 针对高速切削的特点,考虑在高速切削中不同切削条件和切削过程的振动对切削力的影响,建立高速切削过程的动态切削力模型。以螺旋立铣刀为例分析了不同切削条件对动态切削力的影响。 基于所建的动力学模型和动态切削力分析,研究了高速切削过程的再生型自激振动、自激振动与强迫激励共同作用下的混合振动的稳定性判据及其稳定切削
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TG506.1

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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2 孙嘉继;孔啸;袁俊凇;李铭;;基于HyperWorks的匹配主模型铝合金薄壁件加工振幅模拟[J];组合机床与自动化加工技术;2011年08期
3 李彬;邓建新;张松;;高速切削加工稳定性研究的现状和发展趋势[J];制造技术与机床;2008年04期
4 孙嘉继;孔啸;袁俊凇;李铭;;基于HyperWorks的匹配主模型的前盖模块铣削加工变形模拟[J];制造技术与机床;2011年04期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 皇攀凌;面向钛合金铣削的变齿距立铣刀研究[D];山东大学;2011年
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4 张忠松;自由曲面高速铣削工艺规划与自主决策技术[D];吉林大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张行;CX8075高速加工中心结构有限元分析及轻量化研究[D];郑州大学;2011年
2 葛茂杰;石蜡加固钛合金薄壁件切削加工稳定性研究[D];山东大学;2011年
3 路远东;钛合金弱刚性结构件铣削加工稳定性研究[D];南京航空航天大学;2011年
4 韩植林;基于切削稳定性的薄壁圆柱壳切削参数优化方法的研究[D];天津大学;2012年
5 赵兴法;淬硬钢模具铣削加工试验研究及仿真分析[D];哈尔滨理工大学;2011年
6 宋清华;高速旋转系统动态特性分析及优化方法研究[D];山东大学;2006年
7 黄玉娟;基于系统动态设计技术的高速面铣刀研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
8 边疆;TC11钛合金整体叶轮叶片铣削颤振试验研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
9 王国彪;基于深腔薄壁壳体的铣削颤纹研究[D];太原科技大学;2012年
10 鞠华伟;热管式立铣刀温度场及动态特性研究[D];山东大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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5 张冲;汪方宝;;高效数控加工技术应用研究[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
6 王青华;;大型水泵水轮机组转子动力学模型研究[A];抽水蓄能电站工程建设文集2011[C];2011年
7 许凌云;;高速切削加工技术及应用[A];“绿色制造 质量管理”——海南省机械工程学会、海南省机械工业质量管理协会2011年会论文集[C];2011年
8 彭斌;李燕勇;穆钢;;结合刚性和挠性转子平衡理论解决振动问题[A];2011年云南电力技术论坛论文集(入选部分)[C];2011年
9 彭斌;李燕勇;穆钢;;结合刚性和挠性转子平衡理论解决振动问题[A];2011年云南电力技术论坛论文集(优秀论文部分)[C];2011年
10 董向前;宋建农;李永磊;;基于ANSYS-Workbench机架振动的模态分析[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戚增坤;突变控制机制及其在船舶非线性横摇运动中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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4 付强;1000MW核电站离心式上充泵水力设计与结构可靠性研究[D];江苏大学;2010年
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6 刘小根;玻璃幕墙安全性能评估及其面板失效检测技术[D];中国建筑材料科学研究总院;2010年
7 宋新玉;镍基合金Inconel 718高速切削刀具磨损机理研究[D];山东大学;2010年
8 闫光亚;永磁直线同步电机自抗扰控制系统及实验研究[D];华中科技大学;2011年
9 陈元坤;分裂导线的微风振动与次档距振荡研究[D];华中科技大学;2011年
10 朱军华;环境因素作用下的结构损伤检测[D];暨南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 柯烈强;航空框类结构件铣削加工残余应力抑制策略研究[D];安徽工程大学;2010年
2 符俊杰;敷设粘弹阻尼的矿用溜槽振动特性研究[D];山东科技大学;2010年
3 李友;数控机床床身系统动态特性分析[D];长春理工大学;2010年
4 宋现洲;某空气压缩机转子轴承系统动力学分析[D];郑州大学;2010年
5 刘华艳;耦合混沌系统广义同步研究[D];郑州大学;2010年
6 赵国卿;基于全矢谱的旋转机械轴振与瓦振关系研究[D];郑州大学;2010年
7 张晓冬;基于全矢谱的智能诊断技术研究[D];郑州大学;2010年
8 樊碧波;基于全矢谱的故障预测关键技术研究[D];郑州大学;2010年
9 王建勋;4200立辊轧机主传动系统扭振研究[D];郑州大学;2010年
10 武文红;基于BP神经网络的半湿润平原井灌区土壤墒情预报研究[D];山东农业大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王文明,潘复生,曾苏民;碳化硅颗粒增强铝基复合材料开发与应用的研究现状[J];兵器材料科学与工程;2004年03期
2 吴琼;张以都;张洪伟;赵晓慈;;航空薄壁件铣削加工动态特性与实验分析[J];兵工学报;2008年09期
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10 丁建春,单际国,任家烈;高能束合金化技术的研究现状和发展趋势[J];中国表面工程;2002年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 梁良;面向绿色切削的热管刀具散热性能研究[D];华南理工大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 葛茂杰;石蜡加固钛合金薄壁件切削加工稳定性研究[D];山东大学;2011年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡福文;李东升;李小强;朱明华;;蒙皮柔性夹持数控切边的工艺设计方法[J];北京航空航天大学学报;2012年05期
2 李光;陈五一;张平;;基于ANSYS的参数化薄壁件加工变形分析与计算[J];航空制造技术;2011年19期
3 李海滨;周长军;张卫龙;高天宇;唐小波;;数控铣削加工物理仿真关键技术的研究[J];航空制造技术;2012年04期
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5 张辉;陈五一;;基于初期磨损统计规律的铣刀快速筛选[J];机械工程学报;2011年11期
6 姜彬;林爱琴;王松涛;张明慧;;高速铣刀安全性设计理论与方法[J];哈尔滨理工大学学报;2013年02期
7 曹自洋;李华;殷振;谢鸥;;高速铣削再生颤振稳定性预测与验证[J];机械设计与制造;2013年05期
8 李茂月;刘献礼;于海滨;;整体叶轮铣削颤振在线控制技术的研究进展[J];河北科技大学学报;2013年04期
9 姚晓坡;刘德平;高建设;汪玉平;;基于ANSYS Workbench的加工中心动态特性分析[J];机床与液压;2013年15期
10 王细洋;;飞机结构件的高速铣削工艺[J];航空制造技术;2013年14期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 史靠军;郑小伟;;优化数控程编策略,提高零件表面质量[A];陕西省机械工程学会第九次代表大会会议论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 乔阳;高效切削粉末冶金高温合金的加工性研究[D];山东大学;2011年
2 皇攀凌;面向钛合金铣削的变齿距立铣刀研究[D];山东大学;2011年
3 汪通悦;薄壁零件铣削稳定性数值仿真及实验研究[D];南京航空航天大学;2010年
4 肖茂华;镍基高温合金高速切削刀具磨损机理研究[D];南京航空航天大学;2010年
5 周德强;航空铝合金缺陷及应力脉冲涡流无损检测研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 王阳俊;SiCp/Al复合材料高速铣削表面质量及刀具磨损研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
7 王学军;大型离心压缩机产品精益设计研究与应用[D];东北大学;2009年
8 任云鹏;大型锻造操作机系统动态特性分析及其若干设计问题的研究[D];东北大学;2009年
9 宿崇;虚拟磨削关键理论及其技术的研究[D];东北大学;2009年
10 付秀丽;高速切削航空铝合金变形理论及加工表面形成特征研究[D];山东大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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5 朱帅;微细铣削加工颤振系统动力学分析及铣削过程仿真[D];吉林大学;2011年
6 洪静;超声振动铣削光学玻璃材料加工技术研究[D];河南理工大学;2011年
7 王一江;铝合金薄壁件铣削加工变形有限元模拟与试验研究[D];中北大学;2011年
8 潘斌;铝合金弱刚度构件的高速铣削加工技术研究[D];南京理工大学;2011年
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10 吴彦荣;切削加工过程的三维有限元实时仿真研究[D];山东大学;2011年
【相似文献】
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4 张兵;俞欢军;陈德钊;;序贯优化化工动态问题的蚁群算法[J];高校化学工程学报;2006年01期
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7 黄卫清;李秀喜;钱宇;;含滞后及不确定参数动态过程系统的定量优化方法与应用[J];化工学报;2009年S1期
8 张强;李树荣;雷阳;张晓东;;二次求解具有控制切换结构的动态优化问题(英文)[J];化工学报;2011年08期
9 王建新;李鸿亮;王长明;苏宏业;;纸厂浆纸动态优化产耗存数学模型研究及系统设计[J];化工自动化及仪表;2006年03期
10 谭玉叶;宋卫东;匡忠祥;尹小鹏;;大冶铁矿放矿截止品位动态优化研究[J];金属矿山;2007年09期
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1 田国成;唐委校;郑效忠;;汽轮机末级叶片的动力修改[A];振动工程学报(工程应用专辑)[C];2001年
2 周新祥;马宝丽;;阻抗复合消声器的动态优化及特性分析[A];第八届全国振动理论及应用学术会议论文集摘要[C];2003年
3 周德廉;毛海军;;基于人工神经网络的机床部件筋板位置动态优化方法[A];振动工程学报(工程应用专辑)[C];2001年
4 舒真;林建一;;工艺路径动态优化在宝信冶金工业MES中的实现方法[A];冶金企业MES和ERP技术实践论文集[C];2005年
5 胡念武;陈南;李文威;钱进;沙晓明;;胶印机动力学建模与结构优化[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年
6 谢志华;郑应平;;基于再励学习的排队系统优化控制[A];1995年中国控制会议论文集(下)[C];1995年
7 张喆;黄小原;;供应链中的价格保护最优策略[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
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9 陈珑;刘兴高;;改进正交配置算法及其在化工过程动态优化问题中的应用[A];PCC2009—第20届中国过程控制会议论文集[C];2009年
10 齐洁;郑珉楠;;采用极值优化算法求解动态组合拍卖问题[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第七分册)[南京理工大学学报(增刊)][C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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9 胡淼;振动式离心机动态性能优化设计关键技术与方法研究[D];天津大学;2012年
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