車銑復合加工過程阻尼與切削穩定性研究

syjy2 2020-05-02 14:29 新聞動態
    針對起落架外筒等復雜回轉類零件,車銑復合加工可以實現一次裝夾多工序加工,從而保證加工效率和加工精度。此外,由于以銑代車的斷續切削,具有加工過程中工件溫度低、表面質量好以及刀具磨損低的優勢。由于起落架等航空零件一般采用300M或A100等高強度鋼,切削過程中會產生顯著的切削力激勵,從而導致加工過程失穩,惡化加工表面,破壞加工刀具。因此進行車銑加工動力學分析,實現加工穩定性域確定,優化加工工藝參數對車銑復合加工具有重要意義。
車銑復合加工
    國內外學者在車銑復合加工動力學方面已經開展了大量的研究。Filho建立了考慮銑刀底刃影響的車銑加工切削力預測模型,并分析了底刃對切削力大小和形狀的影響。汪建立了考慮變切深變切厚的軸類零件車銑復合加工的穩定性預測模型。Guan等建立了端銑刀四軸車銑加工的穩定性預測模型,通過分析和實驗指出端銑刀幾何形狀、機床-刀具結構頻響函數以及工件材料屬性都會對加工穩定性產生影響。Comak等預測了車銑復合加工中的切屑厚度、切削力以及顫振穩定性,并利用鋁合金材料及螺旋銑刀驗證了模型。Karaguzel等分析了車銑復合加工中偏心距對切削力、表面質量和刀具磨損的影響。上述車銑復合加工穩定性研究主要面向高速切削過程,艦載機起落架通常采用A100鋼,加工過程中粘刀現象嚴重。為了保證刀具壽命,通常采用低速加工。Tlusty指出在低速切削下工件表面波紋面會和刀具后刀面產生顯著侵入關系,從而產生過程阻尼,影響加工穩定性邊界。Ahmadi等利用等效多項式模擬工件振紋面,建立了刀具后刀面和侵入工件表面體積的解析計算式。Eynian等在車削加工中利用壓痕實驗辨識了AISI1045的侵入力系數。Ahmadi和Wan等利用工作模態方法分別辨識了單自由度車削加工和兩自由度銑削加工的過程阻尼參數。
 
    綜上所述,對于低速切削的車銑復合加工穩定性研究,必須考慮過程阻尼對穩定性邊界影響。因此需要根據車銑復合加工中刀具和工件的幾何關系,建立刀具后刀面侵入工件表面波紋面的體積計算模型,結合辨識的侵入力系數建立過程阻尼的預測模型,并在加工動力學方程中引入過程阻尼模型建立考慮過程阻尼的車銑加工動力學模型,實現穩定性邊界的準確預測。
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