薄壁环形工件车削颤振预测及控制方法研究

来源 :沈阳航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lyl_chong
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薄壁环形工件由于其质量小、结构紧凑等优点被广泛应用于飞机的制造中,但因其尺寸较大、壁厚较薄,具有弱刚性特点等,在加工过程中极易发生加工颤振,导致已加工表面精度降低,影响飞机的使役性能。为此,本文基于典型的薄壁环形工件,通过理论解析、数值仿真与试验相结合的方式,对其车削颤振稳定性的预测和控制进行了研究。首先,通过数值仿真的方法绘制出车削颤振稳定性极限预测曲线图,对车削颤振稳定性进行预测,后根据颤振机理进行时域仿真分析。结果表明,在等效刚度和阻尼比增大,车削力系数、方向系数和重叠系数减小时,车削颤振稳定性越好,通过时域仿真分析验证稳定性曲线预测具有准确性。其次,通过锤击模态试验获取了薄壁环形工件在加工状态下的模态参数,通过车削力试验获取了不同刀尖圆弧半径下的车削加工动力学参数,对不同刀尖圆弧半径车削加工系统进行稳定性预测和时域仿真分析,通过车削试验验证。结果表明,选择小的刀尖圆弧半径有利于减小加工颤振,可以依此来指导实际加工中刀具参数与切削用量的选择。再次,采用有限元仿真的方式对不同工件厚度的动态特性进行分析,通过锤击模态试验验证;采用试验获取的模态参数,分别对不同加工位置与不同厚度时工件的加工颤振问题进行了稳定性预测分析,并通过车削试验验证。结果表明,工件的壁厚越薄对振动响应越敏感,工件的自由端更容易发生车削颤振。最后,根据工件自身振动特性设计了减振夹具,结合有限元仿真试验分析了夹具的可行性,并通过车削试验验证了其对工件车削颤振控制效果。结果表明,夹具有较好的减振效果,可以实现车削颤振的有效控制。
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