《基於多自由度被動阻尼器的銑削顫振抑制機理研究》是依託北京航空航天大學，由楊毅青擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於多自由度被動阻尼器的銑削顫振抑制機理研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：楊毅青
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
再生顫振是導致航空複雜結構件切削效率和零件加工質量降低的主要因素。本項目以航空企業中廣泛使用的球頭刀、環形刀以及端銑刀為套用對象，研究基於多自由度被動阻尼器的航空複雜結構件銑削顫振抑制技術。相比單自由度以及組合式被動阻尼器，多自由度阻尼器不但附加質量小，而且能同時抑制主結構單個或多個模態的振動；但由於銑削加工的複雜性、再生顫振的特殊性以及加工工藝系統模態之間的相互耦合，多自由度被動阻尼器抑制銑削顫振的最佳化設計算法尚沒有得到解決。此外，銑削顫振被動抑制的實現依賴於準確的顫振穩定域模型。針對線性切削力模型無法預測進給速度對穩定域瓣的影響，以及上述刀具在切削過程中所承受的主軸方向上的切削力較大，容易引發該方向模態的振動，本項目擬研究指數切削力模型下的三維顫振穩定域預測。研究成果有助於提升航空複雜結構件銑削加工的效率及質量，項目選題具有較大的理論創新和工程套用價值。
結題摘要
再生顫振是導致航空複雜構件切削效率和零件加工質量降低的主要因素。本項目以球頭刀、環形刀以及端銑刀為套用對象，研究基於多自由度被動阻尼器的銑削顫振抑制技術。研究內容包括：1、基於多種切削力模型的銑削過程建模技術。本項目研究了多種切削力模型的銑削力係數辨識、方向係數推導以及三向顫振穩定域預測。結果表明，線性與指數瞬時切削力模型在銑削力及顫振穩定域預測的精度上高於另外兩種模型；指數平均模型在銑削力預測上的相對誤差最大，而一般多項式模型在顫振穩定域預測上的相對誤差最大；2、多自由度被動阻尼器建模與最佳化算法。本項目主要以兩自由度阻尼器為對象，基於H∞、H2和最大穩定性三種最佳化準則，採用minimax方法對其參數進行最佳化。通過與多種類型的被動阻尼器進行對比，表明兩自由度阻尼器抑振性能更佳；3、兩自由度被動阻尼器設計及數控加工套用。以弱剛性工裝為抑振對象，兩自由度阻尼器可將頻響函式幅值降低80.8%，臨界顫振穩定切深提高2倍以上，共振切削條件下的工件振幅下降50%以上；4、電渦流阻尼抑振技術。電渦流阻尼呈現理想的粘滯特性，具有非接觸、無須潤滑與密封等優點。本項目對電渦流阻尼進行了數學建模及特性分析，結合兩自由度阻尼器開展數控加工套用；同時，提出了一種結構簡單、具有較強自適應特性的電渦流阻尼器結構，並在薄壁零件切削加工中得到驗證。項目研究旨在探索適合航空複雜薄壁零件高效高質銑削加工工藝及方法，項目取得的多項研究成果已發表在國內外期刊上。基於兩自由度阻尼器的研究基礎，項目負責人正在設計研發麵向航空發動機整體葉盤加工的大長徑比減振刀具。
