【摘 要】
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加工颤振会严重影响工件的表面质量,加剧刀具磨损并降低机床寿命。刀尖频响函数是现有加工颤振抑制技术的重要基础,子结构响应耦合法(RCSA)被广泛用于刀尖频响函数预测,然而现有RCSA法对连接处特性的建模和求解做了大量的假设、简化和近似,严重影响了该方法的准确性。针对以上问题,本文通过研究连接处特性和机床主轴-刀柄-刀具各子结构动态特性间的关联关系,发现刀柄-刀具连接处特性会随机床主轴位姿和刀具悬伸长
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加工颤振会严重影响工件的表面质量,加剧刀具磨损并降低机床寿命。刀尖频响函数是现有加工颤振抑制技术的重要基础,子结构响应耦合法(RCSA)被广泛用于刀尖频响函数预测,然而现有RCSA法对连接处特性的建模和求解做了大量的假设、简化和近似,严重影响了该方法的准确性。针对以上问题,本文通过研究连接处特性和机床主轴-刀柄-刀具各子结构动态特性间的关联关系,发现刀柄-刀具连接处特性会随机床主轴位姿和刀具悬伸长度变化,进而提出了面向非恒定连接处特性的刀尖频响函数预测方法,并在五轴机床上进行了实验验证。论文主要工作如下:(1)研究了机床主轴位姿变化对刀柄-刀具连接处特性的影响。建立了一种考虑主轴位姿变化的逆RCSA方法,分析了不同主轴位姿下主轴-刀柄系统频响函数和刀柄-刀具连接处特性间的关联关系,发现了刀柄-刀具连接处特性会随主轴位姿而变化,并在五轴机床上进行了验证。(2)研究了刀具悬伸长度变化对刀柄-刀具连接处特性的影响。基于Euler-Bernoulli梁理论、Timoshenko梁理论和连接处特性的参数建模及求解方法,发现了刀柄-刀具连接处特性随刀具悬伸长度而变化,并在五轴机床上进行了验证。(3)提出了面向非恒定连接处特性的机床刀尖频响函数预测方法。首先对于初始刀柄-刀具组合,求解不同主轴位姿下刀柄-刀具连接处特性对应的连接参数,并基于KNN对其进行建模,然后通过Tr Ada Boost.R2算法将初始连接参数模型迁移到新刀柄-刀具组合,进而耦合新刀柄-刀具各子结构的频响函数得到各主轴位姿下的刀尖频响函数。实验验证结果表明,与传统RCSA方法相比,本方法预测的刀尖频响函数与实际测量结果之间的误差更小。
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