基于模态分析的高速铣削主轴转速选择.pdf

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1、第2期组合机床与自动化加工技术NO．22012年2月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueFeb．2012文章编号：1001—2265(2012)02—0029—04基于模态分析的高速铣削主轴转速选择木赵旭东，杜娟，王春燕，王涛(太原科技大学机械工程学院，太原030024)摘要：分析了高速铣削的特点以及切削加工中的振动现象，研究了高速切削和普通切削中的工件振动对加工精度的影响程度，提出了在高速铣削情形下工件振动会影响加工精度的假设。然后采

2、用振动力学中的谐响应方法分析了铣削加工中工件振动的简化模型，研究了工件在刀具作用力下的振动情形；并通过有限元分析软件进行实例仿真，结果表明在高速切削情况下工件的振动会影响要求较高的加工质量。最后，给出了利用模态分析来优化主轴转速的方法，为高速切削情况下减小振动、提高加工质量提供了一种途径。关键词：高速铣削；模态分析；谐响应；主轴转速中图分类号：TH16文献标识码：ATheSelectionofMainShaftSpeedofHighSpeedMillingBasedOilModalAnalysisZ

3、HAOXu—dong，DUJuan，WANGChun—yan，WANGTao(CollegeofMechanicalEngineering，TaiyuanUniversityofScienceandTechnology，Taiyuan030024，China)Abstract：Analyzedthecharacteristicofhighspeedmillingandtheoscillationphenomenonofcuttingprocess，researchedtheworkpiecevibr

4、ation’Seffectonmachiningprecisioninbothhighspeedmillingandconventionalcutting，proposedahypothesisthattheworkpiecevibrationwouldobviouslyaffectthemachiningprecisioninthehighspeedmilling．Later，usingtheharmonicresponseanalysistoanalyzeasimplifiedmodelinth

5、emilling，itresearchedtheworkpiecevibrationcausedbythetoolforce；Ansimu—lationexamplewasgivenusingfiniteelementanalysissoftware，andtheresultsshowedthathighmachi—ningqualitywouldobviouslyafectbytheworkpiecevibrationinthehighspeedmilling．Finally，ameth—odto

6、selectsuitablemainshaftspeedwasgivenusingthemodalanalysis．whichprovideaapproachforreducingvibrationandimprovingmachiningqualityinthehighspeedmilling．Keywords：highspeedmilling；modalanalysis；harmonicresponse；mainshaftspeed响加工精度，故一般不对工件进行振动预防，而经常0引言进行的是机床

7、和刀具的振动研究和预防。但是，在一般来说能称为高速加工的，其切削速度为常高速切削的情况下，由于主轴转速很高，工件的振动规的10倍左右，即主轴的转速超过10000r／min，甚现象会变的比较突出，需要在加工之前对工件进行至能达到100000r／min。高速加工是一项高新技术，振动分析，为选择合理的主轴转速提供依据。它以高效率、高精度和高表面质量为基本特征，在航1铣削加工工艺系统振动分析天、汽车、模具制造、光电工程和仪器仪表等行业中获得越来越广泛的应用，并已取得了重大的技术经机械加工过程中，工艺系统经常

8、会发生振动，即济效益，是当代先进制造技术的重要组成部分。在工件和刀具的切削刃之间，除了名义上的切削运在普通切削加工情况下，由于一般钢材料工件动外，还会出现一种周期性的相对运动。产生振动的刚度较大、固有频率较高，加工中工件的振动不影时，工艺系统的正常切削过程便受到干扰和破坏，从收稿日期：2011—07—18；修回日期：2011—08—24基金项目：国家自然科学基金资助项目(50805099)山西省高等学校优秀青年学术带头人支持计划资助(20091091)；山西省青年科技