加工中心切削颤振特性及其结构优化研究

《加工中心切削颤振特性及其结构优化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、密级：非密中图分类号：TH113硕士学位论文加工中心切削颤振特性及其结构优化研究研究生：刘峰导师：陈明教授李鹏南教授学科：机械工程研究方向：先进制造技术2018年5月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterResearchoncuttingchattercharacteristicsandstructureoptimizationofmachiningcenterCandidate：LiuFengSupervisorandRank：ChenMingProfessorLiPengnanProfessor加工中心切削颤

2、振特性及其结构优化研究学位类型学术型学位作者姓名刘峰作者学号15010301015学科（专业学位类别)机械工程研究方向（专业领域)先进制造技术导师姓名及职称陈明教授李鹏南教授实践导师姓名及职称所在学院机电工程学院论文提交日期2018年月日学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学

3、位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要本文以提升立式加工中心切削系统性能、避免切削过程发生颤振为目的，以回归分析、实验模态分析（EMA）、仿真模态分析、静力学分析、灵敏度分析等技术为基础，系统的研究了加工中心切削系统的颤振特性、

4、整机动力学性能测试及其结构优化技术。首先研究了铣削稳定性系数，并结合实验模态测试、模态参数识别、MATLAB编程等技术对薄壁零件的切削稳定性进行了预测和验证；然后针对单独的刀具、工件、主轴子系统无法对切削系统稳定性进行准确判别的现象，解决了多个子系统模态参数识别和叠加的难点问题；最后在辨识加工中心薄弱环节的基础上，针对单目标优化对机械结构进行综合性能优化效果不佳以及优化方向模糊的情况，研究了多目标优化技术。具体工作如下：（1）针对薄壁零件的铣削稳定性系数辨识难的问题，推导出铣削切入角、切出角与铣削力的关系，并通过正交试验和回归分析建立了铣削力系数

5、与加工参数的回归模型，并验证其准确性。（2）针对单独子系统无法获得准确切削稳定域以及模态参数辨识误差大的问题，采用EMA技术获得了单独的刀具子系统、工件子系统以及刀具-工件系统的传递函数，结合插值法和虚频曲线叠加法，通过编写MATLAB程序，获得了刀具子系统、工件子系统以及刀具-工件系统在任意给定切削参数下的铣削稳定性叶瓣图，最后通过切削试验中的切削力信号和颤振电压信号对颤振进行表征，证实了预测的准确性。（3）采用加工中心模态实验、主轴振动实验、加工中心主轴-刀具-工件系统的颤振稳定性预测及其对应参数下的切削加工实验相互对比和验证的方法，分别求得

6、了整机的固有频率和振型、主轴在极限转速范围内的特征频率、整机-主轴-刀具-工件系统的颤振稳定性叶瓣图，以及切削过程中出现的颤振频率，将研究结果进行对比分析和讨论，揭示出切削系统颤振与机床结构及各类频率间的关系。（4）利用UG和WORKBENCH软件对工作台不同T型槽尺寸参数进行静力学和模态分析，结合灵敏度分析确定灵敏参数，并最终以灵敏参数为设计变量，以工作台前三阶固有频率的加权平均值、质量和刚度为优化目标，建立了工作台多目标函数优化模型，并结合MATLAB优化工具箱得到了最优解。关键词：加工中心；切削稳定性；EMA；切削系统；多目标优化iiiAB

7、STRACTInordertoimprovetheperformanceofthecuttingsysteminverticalmachiningcenterandavoidthechatterinthecuttingprocess,thechattercharacteristics,thedynamicperformancetestandthestructuredynamicoptimizationofthemachiningcentercuttingsystemaresystematicallystudiedonthebasisofthere

8、gressionanalysis,theexperimentalmodalanalysis(EMA),thesimulationmoda