对高速面铣刀气动噪声及其频谱分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第47卷第11期机械工程学报V01．47N0．112011年6月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGJun．2011DoI：1O．3901／JME．2011．11．163___-一Ej速面铣刀气动噪声及其频谱分析木同刘战强吉春辉刘鲁宁艾兴(山东大学机械工程学院济南250061)摘要：高速面铣削过程中的噪声严重影响工作人员的健康，偶极子声源是气动噪声的主要声源，基于FfowcsWilliams．Hawkings(FW-H)方程建立高速面铣刀气动噪声预测模型，采用计算流体动力学(Computationalf

2、luiddynamics，CFD)的方法对气体流动特性进行数值模拟，进行高速面铣刀空转噪声测试试验，噪声预测声压级比噪声测试声压级低4．0dB左右。研究结果表明容屑槽区域和刀片前刀面是影响高速面铣刀气动噪声的主要因素，高速面铣刀气动噪声在轴向具有明显指向性。结合频谱分析发现紊流噪声分布在较广的频率段，决定了气动噪声的大小，但旋转频率上离散噪声的强度往往很大。高速面铣刀气动噪声预测模型可为低噪声高速面铣刀设计和合理应用提供理论依据。关键词：面铣刀气动噪声数值计算频谱分析中图分类号：TG506．1SpectraAnalysisofFaceMillingCutterA

3、eroacousticNoiseLIUZhanqiangJIChunhuiLIULuningAIXing(SchoolofMechanicalEngineering，ShandongUniversity,Jinan250061)Abstract：Thenoiseproducedbyhighspeedfacemillingisdetrimentaltothemachineoperators．Themajorsourceofaeroacousticnoiseisprimarilydipoleinnature．AnoisepredictionmodelbasedonF

4、fowcsWilliams-Hawkingsequationisusedtopredictaeroacousticnoiseinfacemillingcuters．NumericalsimulationofairflowinthemillingcuttersystemisperformedbyusingCFDmethod．Thepredictedsoundpressurelevelbasedonmathematicalmodelis4．0dBlowerthanmeasurementresultsat9000rpm．Andtheerrorisabout7％．The

5、chipfluteregionandinsertrakefacearefoundtobeimportantfactorsindeterminingaeroaeousticnoiseinrotatingfacemillingcuter．Thedirectivityofaeroacousticnoiseisverifiedintheaxialdirection．Thebroadbandnoisespreadsoverabroadrangeoffrequenciesandcontributessignificantlytooverallnoise，butthedisc

6、retenoiseattherotationalfrequencyissignificantlyhigher．Itcallprovidetheoryforlownoisedesignandpredictionofhighspeedfacemillingcuter．Keywords：FacemillingcuterAeroacousticnoiseNumericalcomputationSpectraanalysis噪声问题开始引起人们高度重视，刀具高速旋转时0前言产生的噪声级可高达l00～110dB五J，长期在这种高噪声环境下工作，会影响人们的情绪，分散人们高速

7、铣削是高速切削中最普遍的一种应用形的注意力，使工作效率降低，甚至会造成意外事故，式，而采用可转位面铣刀加工在高速铣削中占有很对操作人员的健康非常不利。因此研究高速面铣削重要的地位。面铣刀是一种典型的高效铣削刀具，过程中的气动噪声对于低噪声面铣刀的设计有着重在航空航天产品大型铝合金整体构件高效、高精度要意义。加工中得到广泛应用。随着面铣刀日益广泛的应用，面铣削过程中的噪声可以分为空转噪声和切削噪声。空转噪声由气动噪声和主轴噪声组成，气十国家重点基础研究发展计划(2009CB724401)、国家自然科学基金动噪声是由刀片周围的空气流动诱发的面铣刀振动(5097516

8、2，50935003)、