【摘 要】
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铣削技术因为其高效和精确的轮廓曲面加工优点,在现代机械制造技术加工中已经获得了普遍的运用。随着制造业的发展,对加工技术的稳定性要求也越来越高。铣削过程为断续切削,铣刀刀齿周期性地参与加工,加工过程很容易受到动态铣削力的影响而产生振动,从而影响加工质量、机床和刀具寿命等,严重的会给生产过程带来危险。Cr13不锈钢是冲击式水轮机的主要组成材料,且属难加工材质,因此对其铣削过程的颤振稳定性进行研究,合理
【基金项目】
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国家自然基金项目“狭长勺型结构件高效插铣加工稳定性预测与刀具设计（51375127）”；
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铣削技术因为其高效和精确的轮廓曲面加工优点,在现代机械制造技术加工中已经获得了普遍的运用。随着制造业的发展,对加工技术的稳定性要求也越来越高。铣削过程为断续切削,铣刀刀齿周期性地参与加工,加工过程很容易受到动态铣削力的影响而产生振动,从而影响加工质量、机床和刀具寿命等,严重的会给生产过程带来危险。Cr13不锈钢是冲击式水轮机的主要组成材料,且属难加工材质,因此对其铣削过程的颤振稳定性进行研究,合理的优化加工参数,对于提升其机械加工的效果、产品的加工质量和效率,有着一定的意义。本文以球头铣刀为研究对象,利用铣削过程的力学模拟,针对Cr13不锈钢铣削加工的稳定性进行了以下研究工作。（1）分析了球头铣刀的数学几何构造,提出了关于球头铣刀铣削刃螺旋线的几何方程。并运用了瞬时刚性力模型,构建了球头铣刀的微元铣削力的数学模型,经过计算,最后得到了铣刀的总体铣削力模型。铣削加工一般分为顺铣和逆铣两种形式,根据刀具和工件的轴向位置,对两种加工方式的切入角和切出角的计算进行了表述。（2）采用平均铣削力系数法,通过全齿切削实验,利用线性回归的数学方法辨识了平均铣削力系数。编制铣削力仿真模拟程序进行了铣削力的数值模拟,对铣削力进行了仿真预测,检验了所建铣削力模型以及铣削力系数的准确性,并分析了轴向切深、每齿进给量对铣削力大小的影响,证明了铣削力会随着二者的增大而增大。（3）通过再生颤振机制,分析了颤振对动态铣削厚度和动态铣削力带来的影响,对动态铣削厚度和铣削力进行了表述。对加工系统进行试验模态数据分析,确定了系统的模态参数,对加工过程的动态铣削力进行了模拟,表明了稳定加工状态下铣削力呈周期性变化。（4）通过半离散时域法对考虑再生颤振的二自由度振动微分方程进行了求解,获得了稳定性极限图。分别分析了系统的特性参数（刚度、固有频率和阻尼比）对稳定域的影响程度,得出了可以通过提高系统的刚度、固有频率以及阻尼比来提高加工稳定性和效率的结论。利用四阶龙格-库塔算法,对稳定性极限图上的点的状态进行了判断,二者结果一致,验证了稳定性极限图的准确性。
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