基于內(nèi)阻尼的高速銑削刀具—主軸系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模及穩(wěn)定性分析.pdf

1、高速銑削加工(HSM)是指切削過程中切削的線速度的倍數(shù)為普通銑削的五倍至十倍以上的一種高效率、高精度的銑削加工方法。隨著工業(yè)生產(chǎn)、國防、科技發(fā)展速度的日益加快，高速加工工況不斷趨于極限，在高轉(zhuǎn)速、離心力、陀螺效應(yīng)和內(nèi)阻尼等多種激勵(lì)強(qiáng)耦合作用下高速銑削刀具-主軸系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模和穩(wěn)定性預(yù)測(cè)將變得十分復(fù)雜。目前人們對(duì)內(nèi)阻尼的數(shù)學(xué)模型及如何對(duì)考慮內(nèi)阻尼的高速銑削刀具-主軸系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模和分析由內(nèi)阻尼引起的不穩(wěn)定性還沒有充分的研究。本文以考

2、慮內(nèi)阻尼的高速銑削刀具-主軸系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模及穩(wěn)定性分析為目標(biāo)，采用理論分析結(jié)合試驗(yàn)驗(yàn)證的方法開展了相關(guān)研究。
　　以帶彈簧筒夾的高速銑削刀具-主軸系統(tǒng)為研究對(duì)象，刀具和刀柄通過彈簧筒夾過盈配合，應(yīng)用內(nèi)阻尼理論分析在高主軸轉(zhuǎn)速下造成過盈配合彈簧筒夾變形產(chǎn)生內(nèi)阻尼的機(jī)理，建立刀具-刀柄系統(tǒng)的等效力學(xué)模型，并對(duì)刀具-刀柄系統(tǒng)做自由懸掛狀態(tài)的內(nèi)阻尼模態(tài)實(shí)驗(yàn)，研究了刀具-刀柄間的過盈配合量及刀具-彈簧筒夾間刀具夾持長度等因素對(duì)刀具-刀柄間內(nèi)

3、阻尼的影響規(guī)律。
　　在高速銑削刀具-主軸系統(tǒng)中刀柄與主軸結(jié)合面假設(shè)為剛性聯(lián)接，通過彈簧筒夾過盈配合的刀具與刀柄結(jié)合面假設(shè)為彈性聯(lián)接，利用第二類拉格朗日方程、瑞利耗散方程和有限元分析方法，建立考慮內(nèi)外阻尼、陀螺效應(yīng)、主軸轉(zhuǎn)速等因素的高速銑削刀具-主軸系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，得到了系統(tǒng)分別在固定坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的動(dòng)力學(xué)方程并對(duì)方程中的阻尼項(xiàng)和剛度項(xiàng)進(jìn)行了分析。
　　對(duì)建立的高速銑削刀具-主軸系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行處理，分析了系統(tǒng)在無內(nèi)