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石蜡加固钛合金薄壁件切削加工稳定性研究

葛茂杰  
【摘要】:钛合金薄壁件具有重量轻、结构强度高等特点,已被广泛应用于航天、航空等领域。在钛合金薄壁件加工过程中,由于工件相对刚度较低,加工工艺性差,在切削力、切削振动、切削热等多种因素的影响下,导致铣削加工中容易出现让刀、变形、振动等问题,加工质量很难控制,严重时会导致工件报废。切削振动是制约钛合金薄壁件高效加工的关键问题之一。 本文以铣削钛合金薄壁件为研究对象,通过静力学分析,研究在瞬态切削力下工件的变形特点;针对钛合金薄壁件加工振动的特点,进行有、无石蜡辅助加固的铣削试验,研究石蜡加固对切削稳定性和工件表面质量的影响规律。 1.建立钛合金-石蜡系统静力学模型。从静力学角度研究钛合金薄壁框类零件在瞬态切削力作用下工件的受力特点和变形情况,同时对采用石蜡辅助加固时薄壁件的变形误差进行分析,从静力学角度对加工变形进行解释。 2.从高速切削稳定性的动态理论入手,对石蜡辅助加固钛合金薄壁件进行高速铣削试验研究,对铣削过程中的振动加速度信号的变化规律进行研究,并对已加工表面质量进行分析,进一步获得石蜡加固对提高钛合金框类薄壁件加工过程中稳定性的作用效果和作用机理,为钛合金薄壁件高速铣削稳定性的研究和控制提供一定的理论依据。 3.建立了钛合金薄壁件模态分析模型,对不同壁厚下工件的固有频率及振型等相关模态参数进行分析,结果表明侧壁厚度改变会影响工件系统的模态参数;分析石蜡辅助加固下钛合金薄壁件的固有频率及振型,结果表明石蜡填充能够提高所在位置的刚度,在一定程度上增加其系统固有频率,改善系统振型中的变形。 4.通过石蜡辅助加固钛合金双面框腹板铣削试验,揭示了工件腹板刚度和石蜡填充对切削过程中的振动稳定性和加工精度影响规律及作用机理。


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