薄壁结构件铣削加工振动稳定性分析

蒋宇平， 龙新华， 孟　光

(上海交通大学 机械与动力工程学院振动、冲击、噪声研究所，上海　200240)



薄壁结构件铣削加工振动稳定性分析

蒋宇平， 龙新华， 孟光

(上海交通大学 机械与动力工程学院振动、冲击、噪声研究所，上海200240)

摘要：针对如何考虑刀具与工件相互耦合作用及加工位置对系统稳定性影响，通过对切屑厚度、铣削力建模，建立薄壁件铣削系统动力学模型，考虑薄壁件铣削稳定性受铣削位置影响，获得以轴向铣削深度、转速、铣削加工位置为参数的三维稳定性图。通过对曲面图分析，可确定在不同主轴转速、不同铣削区域内薄壁件各模态对铣削稳定性影响。通过时域模拟分析加工位置对系统失稳机制影响，揭示稳定铣削与不稳定铣削、不同模态在不稳定铣削时铣削力、铣削位移的变化规律。

关键词：铣削；稳定性；时变刚度；薄壁件

整体薄壁结构件具有重量轻、强度高、动力性能好等优点广泛用于航空、电子、模具等工业领域。而因其壁薄、刚度低，加工中易发生颤振。如何在提高加工效率的同时控制刀具、工件的相对振动，避免颤振一直为研究热点。对普通铣削加工，Tobias等[1-2]提出基于2D稳定性图的切削颤振避免方法。Sridhar等[3]用周期系数时滞微分方程组描述铣削过程动力学行为，并用扩展Floquet理论对方程组进行数值求解，确定稳定性图。Insperger等[4]提出基于Floquet理论的半离散铣削系统稳定性分析方法。丁烨[5]利用全离散法分析铣削稳定性及动态加工误差，并用二阶全离散法提高收敛性。……