车床切断刀的动态性能分析及其优化

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1、分类号：密级：UDC：编号：201431204032河北工业大学硕士学位论文车床切断刀的动态性能分析及其优化论文作者：何伟学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：机械工程指导教师：李欣业职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringDynamicperformanceanalysisandoptimizationofgroovingcutterforlathebyHewei201431204032Superv

2、isor:Prof.LiXinyeMay2017摘要用车床对零件进行切削加工时，由于切削力的变化经常会引起刀具和整个加工系统的振动。切削过程中的振动会影响零件的表面质量，这时操作者通常会采取降低切削用量等方法，由此又导致加工效率大大降低。强烈振动的时候，车刀非常容易崩刃，因而会大大降低其使用寿命。与振动一起生成的还有加工中的噪音，使操作者所处的环境变得很糟糕。因此如何减振对于机床刀具来讲具有重要意义。本文在考虑切断刀实际几何形状、装夹条件及车床结构，对整个切削系统进行了一定简化的基础上，首先运用SolidWorks建立了切断刀和切削系统的实体模型，再导入有限元

3、中进行了模态分析，得到各阶固有频率以及发生变形种类和位移的方向。然后，进行切削力计算并且用ADAMS仿真进行比对，为下一步谐响应分析做准备。通过Workbench谐响应分析得到了普通切断刀的幅频特性曲线。为了通过开减振槽的方式提高切断刀的减振性能，对减振槽的形状和位置进行了优化设计。虽然只开了一个减振槽，但是在激振力作用下切削刃各个方向的振动位移都有了不同程度的减小。最后，对减振切断刀和普通切断刀的刚度和强度进行了比较，结果表明减振切断刀的刚度和强度均能保证其正常使用，因而开槽减振是切实可行的。关键字：切断刀，模态分析，谐响应分析，参数优化，ADAMSIABS

4、TRACTInthelathecutting,becauseofthechangeofcuttingforce,thevibrationofcuttingtoolandthewholemachiningsystemisoftencaused.Inthecuttingprocess,thevibrationwillnotonlyaffectthesurfacequalityoftheparts,buttheworkingefficiencysinceoperatorsusuallyreducethecuttingamount.Whenthevibrationis

5、strong,cuttingtoolsareeasilychipped,whichwillgreatlyreduceitsservicelife.Vibrationwillalsobeaccompaniedbynoise,sothattheworkingenvironmentbecomesbad.Therefore,howtoreducethevibrationisimportantforcuttingtool.Consideringtheactualgeometryofthegroovingcutter,loadingconditionsandlathest

6、ructure,thesolidmodelofthegroovingcutterandcuttingsystemisestablishedfirstlybySolidWorksbasedonthesimplificationofthewholecuttingsystem,then,themodalanalysisiscarriedoutinANSYSWorkbench，whichgivestheresultsofnaturalfrequencies,directionsofdeformationanddisplacements.Then,thecuttingf

7、orceiscalculatedandcomparedwiththeADAMSsimulation,soastopreparefortheharmonicresponseanalysis.ThevariationofresponseamplitudewithexcitationfrequencyofthecommongroovingtoolisobtainedbyharmonicresponseanalysisinWorkbench.Inordertoimprovethevibrationreductionperformanceofthegroovingcut

8、ter,theshapeandposi