超精密銑削加工中的刀具與工件接觸分析和動力學模擬

《超精密銑削加工中的刀具與工件接觸分析和動力學模擬》是依託華中科技大學，由許劍鋒擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：超精密銑削加工中的刀具與工件接觸分析和動力學模擬
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：許劍鋒
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

本項目研究建立接觸摩擦力學模型並完善其對超精密銑削加工過程中刀具和工件接觸界面的模擬，研究超精密銑削加工過程中刀具和工件的瞬間接觸界面，對各自表面特徵（幾何形貌、粗糙度等）予以單獨分析，探索和完善模型對超精密銑削加工中多種接觸摩擦現象的模擬。在此基礎上，研究並建立多尺度、多自由度動力學模型並檢驗其對加工過程的模擬，並對其進行降階求解。實驗上，研發建立加工-測量-調節一體化超精密銑削加工軟硬體實驗平台。套用都卜勒干涉儀、位置敏感檢測器、加速度感測器、次聲波感測器等對刀具和工件進行多自由度實時測量。最終實現以檢測的實時參數為變數，套用動力學模型的實時計算結果為指導，控制主動阻尼和主動剛度部件，對系統特徵參數（剛性、阻尼、自振頻率和模態等）進行調節，以達到提高超精密銑削加工系統的加工精度的目的。

結題摘要

面向超精密加工系統的研究，由於系統的多樣性和加工對象的差異性，涉及對加工過程的物理分析和數值模擬、加工方式的分析最佳化、加工系統整體設計和加工過程的測量等方面。而機械加工過程是刀具對於工件的相對運動致使工件材料發生彈塑性變形和屈服剝離的過程，其中的塑性形變通常是一個非線性的過程，因此建立力學模型對其進行精確模擬十分具有挑戰性。刀具和工件的摩擦接觸振動和夾持工件的主軸動平衡振動對加工質量有顯著影響。基於加工接觸力學和工具機動力學特性對精密加工過程的影響，本項目研究並建立了刀具-工件接觸摩擦力學模型並完善了其對超精密銑削加工過程中刀具和工件接觸界面的模擬，研究並建立了基於牛頓動力學方程方程和歐拉動力學方程的多尺度、多自由度耦合的主軸動力學模型。採用matlab完成了動力學仿真檢驗了其對超精密車削加工過程的模擬，搭建了基於正交雷射都卜勒干涉儀的超精密主軸振動測量系統，採用改進CEEEMD算法對振動信號進行誤差分離，以實測振動信號檢驗了五自由度耦合主軸動平衡動力學模型的正確性，最後研究了超精密主軸動平衡對表面參數的影響。