【摘 要】
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铣削作为一种极为重要的机械加工方式,广泛应用于金属材料加工制造业。由于实际加工中铣削加工精度受到多种因素的影响,而再生颤振作为其中一种常见的动态不稳定现象,严重影响了铣削过程中高精度零部件的加工质量。因此减弱铣削加工过程中的颤振现象,对于提高铣削加工的效率和精度具有重要的意义。本文以不等齿距铣刀为研究对象,利用不等齿距铣刀可降低铣削颤振的优点,并通过优化铣刀的加工参数和刀具结构减弱铣削加工过程中出
【基金项目】
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南昌硬质合金有限责任公司与学校合作的校企实用项目；
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铣削作为一种极为重要的机械加工方式,广泛应用于金属材料加工制造业。由于实际加工中铣削加工精度受到多种因素的影响,而再生颤振作为其中一种常见的动态不稳定现象,严重影响了铣削过程中高精度零部件的加工质量。因此减弱铣削加工过程中的颤振现象,对于提高铣削加工的效率和精度具有重要的意义。本文以不等齿距铣刀为研究对象,利用不等齿距铣刀可降低铣削颤振的优点,并通过优化铣刀的加工参数和刀具结构减弱铣削加工过程中出现的颤振,改善了不等齿距铣刀的铣削性能、显著提高了被加工零部件的表面质量,对不等齿距铣刀的实际工程应用具有指导意义。本文主要研究内容如下:（1）对铣削加工过程中造成颤振现象的原因进行理论分析,并建立不等齿距铣刀的铣削系统动力学模型;采用时间有限元法（TFEA）求解铣削系统动力学模型的运动微分方程,为后续绘制不等齿距铣刀铣削加工稳定性叶瓣图奠定基础。（2）基于时滞运动微分方程,绘制稳定性叶瓣图,以判定不同齿间夹角铣刀的加工稳定性;利用经典的零阶近似频域法（ZOA）绘制出不同齿间夹角的铣刀稳定性叶瓣图,与时间有限元法求解结果进行对比,以验证时间有限元法求解的可行性。（3）随机选取不等齿距铣刀稳定性叶瓣图上几个具有代表性的工况点,通过铣削实验得到对应工况下铣削力随时间变化的时域图,并通过傅里叶变换得到铣削力的频域图,以判断各工况下实际铣削加工的稳定性;将实际铣削加工的稳定性与时间有限元法求解得到的叶瓣图的稳定性进行对比,以验证时间有限元法求解的准确性。实验结果表明:齿间夹角为85°,95°,85°,95°的6mm铣刀在实际槽铣中减振效果较好。（4）在前文不等齿距铣刀颤振研究基础上,以铣削力最小值为优化目标,基于铣削力实验获得的12组实验数据建立BP神经网络模型,并利用遗传算法对模型进行寻优,以得到最优铣刀结构和铣削加工参数组合。研究结果表明:在给定的约束条件下,不等齿距铣刀槽铣加工最优参数组合为转速3972.17r/min,铣削深度1.83mm,相邻齿间夹角差6.54°。
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