振动切削抑制颤振的数值拟与实验研究

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hewanjiang1975
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颤振现象一直以来都是约束高速切削技术发展的一个主要的因素。不只是由于机床产生的颤振常常十分剧烈,而且产生颤振的根源就位于切削系统自身。避免和抑制切削颤振的对策变得十分有难度,已成为当今机床加工能力的提高所面临的最大障碍。因此,研究切削颤振的发生机理、规律及其控制方法,对提高机床的加工能力和加工精度,延长刀具的使用寿命,具有十分重要的意义。本文研究对象为再生颤振普通切削模型与振动切削模型。本文在对再生颤振机理以及振动切削技术深入研究的基础上,建立了一个新的实用型的可适合多种工件材料的二自由度非线性再生颤振普通切削模型;又将该模型延伸到振动切削系统,建立了一个含有脉冲切削力的二自由度非线性再生颤振振动切削模型;进行振动切削的颤振抑制实验,在振动切削装置上完成了4组普通切削和振动切削的对比试验,观测振动切削对颤振的抑制作用;进行振动切削的颤振抑制作用的数值模拟,利用与实验相同的刀具和机床参数,用matlab软件对已经建好的普通切削模型和振动切削模型进行仿真;最后,将数值模拟的结果与实验结果进行对比,以此来验证模型的准确性。本文实验结果和仿真结果具有很好的吻合性。实验及仿真结果表明:颤振频率与工件夹具系统固有频率相近,即工件夹具振动系统固有频率决定了颤振的频率;二自由度非线性再生颤振普通切削模型与振动切削模型的正确性得到验证;普通切削发生颤振的第一要素为刀具的角度,而振动切削即使改变刀具的角度,颤振仍被有效地抑制,表明振动切削比普通切削有更高的切削稳定性。
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