考虑刀杆结构非线性的铣削过程颤振稳定性与主共振

发布时间：2024-04-21 21:42

　　研究考虑铣刀杆结构非线性和阻尼的颤振稳定性以及主共振。将刀杆简化为平面弯曲悬臂梁结构模型。为了在模型中考虑结构阻尼的影响,假定刀杆由黏弹性材料构成。结合包含再生时滞效应和周期激励的切削力模型,根据Hamilton原理建立非线性运动方程。采用Galerkin法将非线性偏微分运动方程进行化简,导出主坐标表示的非线性常微分运动方程。通过时域数值积分得到铣削系统的稳定性lobes图。采用多尺度法对非线性常微分运动方程进行摄动求解,导出非线性切削系统在周期激励下的主共振响应的近似封闭解。研究刀杆的几何尺寸、结构阻尼、切削力系数、切削深度、齿数和切削力幅值等参数,对铣削过程非线性lobes图以及主共振响应曲线的影响。结果表明,增加刀杆的长度或者降低铣削过程的临界切削深度;切削力系数越大,临界切削深度越小;增加结构阻尼能够明显提高铣削过程的颤振稳定性;主共振响应峰值向右偏斜,由于切削系统存在三次刚度非线性,主共振响应曲线表现出典型的硬弹簧Duffing振子的特性,出现跳跃性和多值区域。

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【部分图文】：

图1刀杆长度对稳定性lobes曲线的影响

图1表示刀杆长度对切削稳定性边界的影响。结果表明,稳定性lobes图在切削深度-转速参数平面的位置随着刀杆长度L的增加而下降,同时稳定性边界的转速区间也随着刀杆长度L的增加而缩小。这说明增加刀杆的长度将对切削稳定性将产生不利的影响。图2表示刀杆直径对对切削稳定性边界的影响。结果表....

图2刀杆直径对稳定性lobes曲线的影响

图2表示刀杆直径对对切削稳定性边界的影响。结果表明,切削系统的稳定性随着刀杆直径的减小而随之降低。这是由于在刀杆长度不变的情况下,刀杆直径的减小伴随着刀杆长径比的增加。说明大长径比的刀杆的稳定性相对较差。图3表示刀杆材料的耗散因子对切削稳定性边界的影响。结果表明,提高刀杆的阻尼耗....

图3结构阻尼对稳定性lobes曲线的影响

图3表示刀杆材料的耗散因子对切削稳定性边界的影响。结果表明,提高刀杆的阻尼耗散能力对于抑制切削颤振,增强加工过程的稳定性具有十分重要的影响效果。图4表示切削力系数对切削稳定性边界的影响。结果表明,Kt越大,切削过程越不稳定,越容易发生颤振。

图4切削力系数对稳定性lobes曲线的影响

图5表示分布在稳定性参数平面的12个点的位置,与之对应的切削深度与转速值如表1所示。图6表示这12个位置点的时程响应曲线v(L,t)。由图5和6可见,点1、3、5位于lobe曲线的不稳定区域内,对应的时程的振幅是随时间增大的,但是由于非线性刚度的抑制作用,响应振幅不会无限增大,而....

本文编号：3961491