銑削加工過程的顫振識別及有限元仿真研究.pdf

1、在現(xiàn)代制造生產(chǎn)領(lǐng)域，異形零件因特殊的用途而得到越來越廣泛地運(yùn)用。目前，銑削加工依然是異形零件半精加工的重要加工方法。但是，在實際銑削加工過程中，由于加工系統(tǒng)顫振和不當(dāng)?shù)你娤鲄?shù)，會極大影響銑削加工效率地提高。因此，本文以某公司加工的一種45鋼異形鑄件為研究對象，從顫振識別和有限元仿真兩方面對其銑削加工過程進(jìn)行研究，以期為生產(chǎn)實踐提供一定的指導(dǎo)。
　　首先，基于模態(tài)分析理論辨識銑削加工系統(tǒng)動態(tài)特性，并利用ABAQUS軟件建立與分析加

2、工系統(tǒng)模型。研究結(jié)果表明:頻響函數(shù)的擬合曲線與實測曲線的相干函數(shù)值為0.9909，誤差為0.92％，符合檢測標(biāo)準(zhǔn)，證明它是可信的;系統(tǒng)前六階固有頻率分別為452.21Hz、612.12Hz、1085.1Hz、1885.8Hz、2473.7Hz和2820.0Hz;為了避免加工時系統(tǒng)發(fā)生共振，主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)不接近于9044.2r/min;仿真所得固有頻率和動態(tài)響應(yīng)的最值與實測值相比，最大的相對誤差分別為13.48％和13.96％，均在允許范圍內(nèi)

3、，驗證了有限元模型的正確性。
　　其次，基于正交試驗對45鋼異形鑄件進(jìn)行銑削試驗，分析了銑削參數(shù)對銑削力和表面粗糙度的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:三向銑削力隨著主軸轉(zhuǎn)速的增加而緩慢減小;三向力隨每齒進(jìn)給量的增大而增大，其中銑削力Fz具有較為緩慢的增加趨勢;軸向切削深度的增加使銑削力Fx和Fy增大，而使銑削力Fz先增大后減小;銑削力Fy與徑向切削深度正相關(guān)，而銑削力Fx和Fz既有與徑向切削深度正相關(guān)的部分又有與它負(fù)相關(guān)的部分;表面粗糙度

4、隨著主軸轉(zhuǎn)速的增大而減小，隨著每齒進(jìn)給量和軸向切削深度的增大而增大;除了切出階段，它與徑向切削深度正相關(guān)。
　　再次，運(yùn)用時域、頻域和小波分析提取了銑削力信號特征量，從而對顫振進(jìn)行識別。研究結(jié)果表明:刀具的破損導(dǎo)致銑削力信號出現(xiàn)異常;顫振發(fā)生于頻率為1090.9 Hz處，它增加了高頻振動能量，加劇了刀具的磨損;實際加工所選擇的主軸轉(zhuǎn)速值2430r/min是不合理的;軸向切削深度的增加并不會導(dǎo)致顫振的加劇;將銑削力信號經(jīng)小波分解得到