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【6h】

深孔内螺旋槽刀具系统结构设计与减振研究

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1 绪论

1.1 本文研究的目的及意义

1.2 减振镗杆的国内外研究现状及发展趋势

1.3 常用的减振技术

1.4 减振镗杆介绍

1.5 课题来源及主要的研究内容

2 机械加工中的振动机理与稳定性分析

2.1 刀具系统振动机理分析

2.2 刀具系统切削过程中的颤振

2.3 镗削过程中的振动分析

2.4 提高镗刀系统镗削稳定性的基本方法

2.5 本章小结

3 深孔内螺旋槽镗刀刀体结构设计

3.1 镗刀的调刀机构

3.2 减振镗杆的设计

3.3 双层减振镗杆结构中非线形减振槽的设计

3.4 本章小结

4 镗刀系统力学模型的建立

4.1 镗杆结构流体力学模型的建立

4.2 基于Fluent软件对非线形减振槽流场域的仿真计算

4.3 非线形减振槽抑制镗削颤振的动力学模型分析与仿真

4.4 本章小结

5 非线形减振槽结构对镗杆振动性能的影响

5.1 非线形减振槽尺寸参数对镗杆振动性能的影响

5.2 非线形减振槽数量对镗杆振动性能的分析

5.3 不同排布方式下的非线形减振槽对镗杆振动性能的影响

5.4 本章小结

6 非线形减振槽镗刀系统颤振的实验验证

6.1 非线形减振槽双层镗杆与普通镗杆的减振对比实验

6.2 实验结果与分析

6.3 本章小结

7 结论与展望

7.1 本文总结

7.2 未来展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢

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摘要

随着机械制造技术的不断发展,实际工程中对深孔加工技术的要求越来越高,特别是一些对加工精度要求极高的行业,如航空宇航制造业、兵器、石油及煤矿等。镗刀作为深孔加工的主要刀具之一,直接影响着深孔加工的质量和效率,研究如何抑制深孔加工中的振动是十分必要的。深孔镗削加工中,自激振动(颤振)很难找到有效的抑制方法,影响了加工精度、生产效率以及刀具的使用寿命。针对如何抑制颤振,本文设计了一种非线形减振槽双层镗杆结构,利用切削液在非线形减振槽处增大阻尼的作用来抑制镗削中的颤振,研究结果对工程应用具有一定的理论指导意义。 首先,分析了刀具系统的振动情况和切削过程中颤振产生的机理,并对深孔镗削中的动力学模型以及颤振发生时的动态切削力进行了分析计算。 其次,利用了流体阻尼技术减振原理设计了非线形减振槽双层镗杆结构,建立了流场力学模型和深孔镗削系统的动力学仿真模型,分别运用Fluent和Simulink进行流场域的流体仿真和深孔镗削过程中的动力学仿真,来验证非线形减振槽的减振效果。仿真结果表明:非线形减振槽双层镗杆结构能有效抑制颤振,其结构优化后减振效果进一步提高。 最后,对镗削加工过程进行动态测试实验验证,通过采集的振动信号,对比分析非线形减振槽双层镗杆和普通镗杆的振动性能,实验结果表明:非线形减振槽双层镗杆对深孔镗削中的颤振有明显的抑制作用,其振幅降低约30%。

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