【摘 要】
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高强铝合金薄壁筒件由其比强度高、质量轻、切削性能好、体积小等优点,在航空航天、核工业等领域有着广泛的应用;但该零件在加工过程中存在切削工艺性差的缺点。本课题采用双刀对置的镜像加工工艺对铝合金薄壁筒件进行加工,并对薄壁筒镜像加工过程中颤振问题进行研究,首先,利用壳理论建立薄壁筒镜像切削工艺系统动力学模型,分析工件与镗杆的振动特性;其次,进行切削工艺系统的稳定性分析,找出影响系统稳定性的主要因素;最终
【基金项目】
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国家科技重大专项:高档数控机床与基础制造装备:核工业专用零部件制造装备换脑工程（2017ZX04011006）；
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高强铝合金薄壁筒件由其比强度高、质量轻、切削性能好、体积小等优点,在航空航天、核工业等领域有着广泛的应用;但该零件在加工过程中存在切削工艺性差的缺点。本课题采用双刀对置的镜像加工工艺对铝合金薄壁筒件进行加工,并对薄壁筒镜像加工过程中颤振问题进行研究,首先,利用壳理论建立薄壁筒镜像切削工艺系统动力学模型,分析工件与镗杆的振动特性;其次,进行切削工艺系统的稳定性分析,找出影响系统稳定性的主要因素;最终,通过增加支撑装置的方式提高工件的刚度,通过半主动控制的方式抑制颤振的发生。本文取得的研究成果如下:（1）考虑再生颤振效应建立了内圆镗削与外圆车削的动态背吃刀量模型,利用Love壳理论完成薄壁筒工件的动力学建模,最终综合建立了薄壁筒镜像切削工艺系统的动力学模型。通过模态实验与理论计算相结合的方式确定系统各组件的模态参数,以工件及镗杆的振动为输出完成镜像切削过程的动态仿真,并进行切削实验验证了所建立模型的正确性。（2）利用全离散法对薄壁筒镜像切削工艺系统进行稳定性分析,绘制稳定性叶瓣图,并通过变深度切削实验对计算分析结果进行了验证。分别考虑了各加工工艺参数以及系统模态参数的变化对切削过程稳定性的影响,确定影响系统切削过程稳定性的最主要因素。最终通过增加随动支撑装置的方式以提高系统切削过程的稳定性极限,并通过对比计算验证其合理性。（3）针对添加随动支撑以抑制切削过程中颤振的方案,设计了基于磁流变阻尼器的薄壁镜像切削工艺系统的模糊控制系统,实现对切削过程中颤振抑振的半主动控制。利用MATLAB中的Simulink模块建立了磁流变阻尼器和薄壁筒镜像切削过程的动力学模型,设计模糊控制器,对颤振的产生以及抑制过程进行了仿真计算。通过仿真计算验证了所设计方案的可行性。
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