车铣复合加工过程阻尼与切削稳定性研究

syjy2 2020-05-02 14:29 新闻动态
    针对起落架外筒等复杂回转类零件,车铣复合加工可以实现一次装夹多工序加工,从而保证加工效率和加工精度。此外,由于以铣代车的断续切削,具有加工过程中工件温度低、表面质量好以及刀具磨损低的优势。由于起落架等航空零件一般采用300M或A100等高强度钢,切削过程中会产生显著的切削力激励,从而导致加工过程失稳,恶化加工表面,破坏加工刀具。因此进行车铣加工动力学分析,实现加工稳定性域确定,优化加工工艺参数对车铣复合加工具有重要意义。
车铣复合加工
    国内外学者在车铣复合加工动力学方面已经开展了大量的研究。Filho建立了考虑铣刀底刃影响的车铣加工切削力预测模型,并分析了底刃对切削力大小和形状的影响。汪建立了考虑变切深变切厚的轴类零件车铣复合加工的稳定性预测模型。Guan等建立了端铣刀四轴车铣加工的稳定性预测模型,通过分析和实验指出端铣刀几何形状、机床-刀具结构频响函数以及工件材料属性都会对加工稳定性产生影响。Comak等预测了车铣复合加工中的切屑厚度、切削力以及颤振稳定性,并利用铝合金材料及螺旋铣刀验证了模型。Karaguzel等分析了车铣复合加工中偏心距对切削力、表面质量和刀具磨损的影响。上述车铣复合加工稳定性研究主要面向高速切削过程,舰载机起落架通常采用A100钢,加工过程中粘刀现象严重。为了保证刀具寿命,通常采用低速加工。Tlusty指出在低速切削下工件表面波纹面会和刀具后刀面产生显著侵入关系,从而产生过程阻尼,影响加工稳定性边界。Ahmadi等利用等效多项式模拟工件振纹面,建立了刀具后刀面和侵入工件表面体积的解析计算式。Eynian等在车削加工中利用压痕实验辨识了AISI1045的侵入力系数。Ahmadi和Wan等利用工作模态方法分别辨识了单自由度车削加工和两自由度铣削加工的过程阻尼参数。
 
    综上所述,对于低速切削的车铣复合加工稳定性研究,必须考虑过程阻尼对稳定性边界影响。因此需要根据车铣复合加工中刀具和工件的几何关系,建立刀具后刀面侵入工件表面波纹面的体积计算模型,结合辨识的侵入力系数建立过程阻尼的预测模型,并在加工动力学方程中引入过程阻尼模型建立考虑过程阻尼的车铣加工动力学模型,实现稳定性边界的准确预测。
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