高速铣刀安全稳定性研究

论文摘要

高速铣削作为高效加工的主要方式之一,广泛的应用于航空制造业,汽车模具制造业,极大地促进了当今世界制造业的发展。相比普通切削,高速铣削因其主轴高转速高、离心力载荷大而有着不同的失效机理,尤其铣削为断续切削,使高速铣刀的稳定性不但受转速影响而且受切削冲击载荷的影响,因此,高速铣刀安全稳定性的研究对延长铣刀寿命、提高加工效率具有重要的意义。本文以国家自然科学基金项目“高速铣刀安全性衰退机理及其跨尺度关联设计方法(50975067)”为依托,基于高速切削理论分析高速铣刀切削前后结构的稳定性,通过切削前后的动平衡精度分析结构改变对铣刀质量分布的影响,进而分析切削过程中铣刀振动特性,最后将铣刀初始状态、切削前动态特性、切削中的稳定性变化、切削后的动态特性和最终铣刀状态串联起来,通过刀齿磨损的不均匀量对铣刀稳定性进行综合评价。本论文主要研究内容如下：首先对高速铣刀组件变形和位移状态下的切削层参数变化分析,获得铣刀在组件变形和位移条件下切削力载荷变化规律,并通过高速铣刀径向和轴向误差试验分析铣刀组件的变形和位移程度,再结合切削力试验对切削层参数变化规律进行验证。分析高速铣刀动平衡原理,得出高速铣刀动平衡精度影响因素及评价指标,通过切削前后铣刀动平衡精度测试,获得初始刀齿径向和轴向误差对切削稳定性的影响,在对比切削后的误差,得出铣刀受切削力载荷和离心力载荷产生变形和位移后质量分布的变化规律,通过切削前后的离心力振动实验验证铣刀质量重新分布后的稳定性表现。在以上研究的基础上,通过切削稳定性试验,获得切削振动随转速变化的变化规律,并研究铣刀从切削前到切削后的振动规律,揭示等齿与不等齿铣刀切削振动的变化规律。最终搭建高速铣刀切削稳定性试验平台,基于影响稳定性的指标：铣刀径向和轴向误差、切削力、动平衡精度、振动,获得刀齿磨损量的不均匀程度对铣刀切削稳定性的综合评价模型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外高速铣削稳定性研究现状
• 1.2.1 高速切削机床与刀具
• 1.2.2 高速切削载荷的研究
• 1.2.3 高速铣刀变形研究
• 1.2.4 高速铣刀动平衡精度研究
• 1.2.5 高速铣削振动研究
• 1.3 论文主要研究内容
• 第2章 高速铣刀及其组件结构稳定性分析
• 2.1 高速铣刀组件变形对切削层参数影响分析
• 2.2 高速铣刀组件位移对切削层参数影响分析
• 2.3 切削力试验结果及分析
• 2.4 高速铣刀及其组件变形分析
• 2.4.1 高速铣刀分析模型及条件
• 2.4.2 高速铣刀组件变形形式
• 2.4.3 高速铣刀组件变形影响因素分析
• 2.5 高速铣刀切削试验及误差变动分析
• 2.5.1 高速铣刀径向、轴向误差试验条件及目的
• 2.5.2 等齿距高速铣刀切削试验及误差变动分析
• 2.5.3 不等齿距高速铣刀切削试验及误差变动分析
• 2.6 本章小节
• 第3章 高速铣刀动平衡精度分析
• 3.1 高速铣刀动平衡原理
• 3.2 高速铣刀切削试验及动平衡精度测试
• 3.2.1 高速铣刀动平衡精度实验条件及目的
• 3.2.2 等齿距高速铣刀切削试验及动平衡精度变化
• 3.2.3 不等齿距高速铣刀切削试验及动平衡精度变化
• 3.3 等齿距高速铣刀切削离心力振动分析
• 3.4 不等齿距高速铣刀切削离心力振动分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 高速铣刀切削稳定性实验及分析
• 4.1 高速铣削稳定性实验条件及目的
• 4.2 等齿铣刀高速切削稳定性实验结果及分析
• 4.3 不等齿铣刀高速切削稳定性实验结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 高速铣刀刀齿的磨损不均匀性试验
• 5.1 铣刀切削振动对其刀齿磨损不均匀性影响分析
• 5.2 高速铣刀切削稳定性试验方法
• 5.3 高速铣刀切削稳定性综合实验平台
• 5.4 等齿高速铣刀磨损实验结果与分析
• 5.5 不等齿高速铣刀磨损实验结果与分析
• 5.6 高速铣刀安全稳定性评价模型
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢