《基於薄壁工件的剛柔耦合系統穩定性分析與實驗研究》是依託東北大學，由汪博擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於薄壁工件的剛柔耦合系統穩定性分析與實驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：汪博
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
項目以高檔數控工具機的主軸系統和薄壁工件為研究對象，深入研究在銑削加工過程中剛性的高速主軸系統與柔性薄壁工件耦合動力學建模、辨識耦合系統動力學特徵參數並分析其耦合動力學機理、表征剛柔耦合系統銑削穩定性並提出高速銑削薄壁工件過程中的穩定性預測新方法，主要內容包括：建立剛柔耦合系統精細化動力學模型，包括主軸-軸承結合部、主軸-刀柄-刀具結合部、導軌結合部及考慮轉速影響的精細化主軸系統模型、考慮時變質量、剛度及刀具位置等參數的薄壁工件動力學模型、探索薄壁工件時變銑削力的傳遞規律；研究剛柔耦合系統動力學特性的影響因素，定性及定量地探索各類參數對剛柔耦合系統的影響規律，並與實驗結果進行對比，對耦合系統模型進行修正；提出剛柔耦合系統銑削穩定性表征參數，建立適用於剛柔耦合系統的銑削穩定性預測新方法。項目的預期成果對薄壁工件加工時的工藝最佳化及工具機企業在設計時的技術革新提供理論和技術支持。
結題摘要
隨著現代工業對產品質量要求的不斷提高及航空航天設備中複雜薄壁件套用越來越廣泛，高速精密加工技術的穩定性及表面質量成為研究重點。本項目以高檔數控工具機的主軸系統和薄壁工件為研究對象，深入研究在銑削加工過程中剛性的高速主軸系統與柔性薄壁工件耦合動力學建模、辨識耦合系統動力學特徵參數並分析其耦合動力學機理、表征剛柔耦合系統銑削穩定性並提出高速銑削薄壁工件過程中的穩定性預測新方法。研究表明：主軸-軸承結合部和主軸-刀柄-刀具結合部對高速主軸切削系統精細化模型的動力性特性、非線性回響和切削穩定性具有較為顯著的影響，並且對其影響規律進行了定量分析；研究了薄壁板狀工件在加工過程中質量、剛度的時變特性對工件動力性特性的影響規律；提出了適用於薄壁工件加工的切削力建模方法，並通過該模型將高速主軸系統與工件進行了動力學耦合，套用該耦合模型研究了結合部特性及工件時變特性對切削穩定性的影響，並進行了實驗驗證；對於柔性工件在加工過程中，主軸系統與工件的動力性特性是相互影響的，並且由於工件時變特性使得整個加工系統呈現強非線性特徵，因此採用分岔圖和截面圖來表征耦合系統穩定性比傳統的極限切削深度法更為準確，以上研究對薄壁工件加工時的工藝最佳化及工具機企業在設計時的技術革新提供理論和技術支持。
