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正交车铣加工典型工件的动力学研究

黄巍  
【摘要】: 细长杆轴类零件对径向尺寸和形状精度及表面粗糙度的要求很高,但由于其径向刚度较低,加工过程中容易产生横向振动、生产效率较低,故其加工一直是机械加工中的难点之一。如果应用车铣技术特别是高速车铣技术进行加工,这些问题就可以得到很好的解决。 自激振动是车铣切削振动中最重要的因素之一,由它组成切削过程的反馈系统对工件的表面质量起着决定性的作用,目前对于车铣自激振动的研究较少,本文重点分析此类振动,并以细长杆工件作为研究对象进行模拟分析。 本文应用金属切削动力学理论对车铣加工与车削加工相比在动力学方面的优势进行了研究;着重分析了正交车铣加工自激振动的切入效应以及切厚效应等问题;建立了正交车铣过程中包括切厚效应与切入效应共同作用下的力学模型和横向振动的数学模型;建立了正交车铣切削参数的稳定性极限理论计算模型;根据金属切削动力学中重叠系数的定义以及正交车铣的运动学原理,建立了再生颤振重叠系数公式并对其进行了模拟分析;分析了车铣切削振动的闭环特性;根据弹性体动力学理论以及由前面分析所建立的车铣切削动力学理论,建立了正交车铣细长杆工件切削的开环及闭环动力学模型;利用MATLAB软件对正交车铣加工细长杆工件的动力学模型进行了仿真得出:为了减小正交车铣切削振动对工件质量的影响,要综合考虑稳态与动态切削力两个方面,确定一组比较合理的切削参数。


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