内阻尼对高速铣削刀具-夹具系统失稳特性的影响研究

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高转速铣削刀具-夹具系统的振动导致零件过早出现疲劳破坏,降低机床安全程度,缩短刀具使用寿命,降低工件加工精度。为了抑制刀具-夹具系统的振动,提高系统颤振稳定性。目前的研究多以改变刀具悬深、刀柄与夹具的过盈配合量、刀具参数等来提高系统的稳定性,通过增大内阻尼提高系统稳定性的研究较少。刀具-夹具间阻尼材料和夹具-阻尼涂层间过盈配合量可以有效提高系统固有频率和系统颤振稳定性。以高速铣削刀具-夹具系统为研究对象,建立考虑内阻尼的高速铣削刀具-夹具系统的动力学模型,通过添加刀具-夹具之间阻尼材料、调节夹具与阻尼涂层之间的过盈配合量的方法增大刀具-夹具系统的内阻尼,根据李雅普诺夫稳定性判定定理得出不同阻尼材料、夹具与阻尼涂层之间的过盈量与系统稳定性的关系。建立考虑内阻尼的高速铣削刀具-夹具系统的三维实体模型进行仿真,通过模态分析、随机响应分析,得刀具夹具间阻尼涂层的改变,阻尼材料的阻尼比增大时,增大了系统的内阻尼,提高了系统的固有频率,通过Floquet理论方法判定,阻尼比的增大提高了系统颤振稳定性;增大夹具与阻尼涂层间的过盈配合量,增大了系统刚度,提高了系统稳定转速区间。搭建高速铣削刀具-夹具失稳试验平台,通过模态试验、升降速试验和切削失稳试验,得出阻尼涂层、夹具与阻尼涂层的过盈配合量对系统动力学特性的影响,验证与仿真分析结果一致。
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