淬硬模具钢Cr12MoV高速铣削颤振机理与稳定性研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:rambo0316
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汽车覆盖件模具复杂曲面的高效高精度加工,长期以来,是国内外先进制造领域的工艺难题,这主要是由于淬硬模具钢的切削性能差,加工过程中极易产生颤振。颤振作为铣削加工中常出现的一种不稳定现象,直接制约着淬硬钢模具表面质量和生产效率的提高,严重者可能致使刀具崩刃甚至机床主轴毁坏。因此,围绕淬硬钢模具铣削加工稳定性的研究就越发具有其不容忽视的重要性,本文针对Cr12MoV 的典型立铣加工过程展开以下研究。  1)基于目前理论最为成熟且应用最普遍的瞬时刚性力模型,建立了铣削力系数的研究模型。通过极差直观分析方法处理仿真数据,给出了各铣削参数对于铣削力的影响主次顺序,同时,分析了铣削力随主要影响因素的变化趋势,为生产实践提供了可靠的理论支撑。考虑到目前铣削力系数的试切标定法存在实验量大及预测精度不高等缺点,通过线性递增每齿进给量进行多次仿真分析,以解析法为主要手段并借助 MATLAB平台完成了铣削力模型系数的快速标定,为本文后续章节中铣削颤振稳定域的分析研究提供必要的数据基础。  2)基于考虑再生效应作用的动态铣削力模型,采用零阶频率解析法建立了用于铣削加工稳定性预测的动力学模型,通过锤击试验获取了刀尖点处的幅频特性曲线,基于 LMS Test.Lab分析软件辨识得出系统的模态参数。基于 MATLAB平台,利用编程的方式给出了经典线性模型的铣削颤振稳定性叶瓣图,同时,仿真分析了模态参数对于铣削加工颤振稳定域的影响,对于淬硬模具钢 Cr12MoV的稳定铣削加工具备一定的指导意义。  3)实际的铣削加工中存在着诸多对于加工稳定性起制约作用的非线性因素。为了细究非线性因素对于整个加工过程的影响,首先将过程阻尼效应考虑到传统的动力学理论中建立起相应的稳定性预测模型,然后依据稳定性的时域分析相关理论及已建立模型,采用半离散数值求解方法绘制稳定性叶瓣图,结果表明:将非线性的过程阻尼计入传统动力学模型后,分析所得到的稳定性叶瓣图较之经典图形在低速区有显著区别,此时其叶瓣不仅变得清晰明了且稳定铣削极限切深也有十分明显的提升。此后,研究了模态参数与压入力系数对 Cr12MoV铣削加工稳定性的影响,为有效凭借过程阻尼效应成功解决低速区稳定性叶瓣图致密、工艺参数选取不当等问题提供技术支持。
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