微铣削主轴-刀具系统研究.pdf

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1、第8期组合机床与自动化加工技术No．82014年8月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueAug．2014文章编号：1001—2265(2014)08—0l19—03DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2014．08．034微铣削主轴一刀具系统研究木乔鑫涛，李蓓智，杨建国(东华大学机械工程学院，上海201620)摘要：微铣削主轴刀具系统是超精密超高速微铣削加工技术的核心，其性能好坏直接影响微铣削加工效果。通过对微细加工主轴刀具系统进行

2、建模与分析，探讨该系统中对微细加工过程影响明显的特性，求出了该系统的临界转速以及各阶模态振型，分析微铣削刀具悬伸量同临界转速、各阶模态振型的关系以及刀尖跳动的关系。通过分析发现，刀具悬伸量变大，主轴刀具系统低级临界转速基本不变，而高阶临界转速迅速下降，同时低阶振型下刀尖点的位移变化较大，而高阶振型下变化较小。在实际加工中要综合考虑主轴与刀具系统的动力学特性，从而优化配置主轴刀具系统配置，提升微细切削加工性能。关键词：超精密加工；超高速加工；微铣削主轴；微铣削刀具；转子动力学中图分类号：TH133；TG65文献标识

3、码：AUltra-precisionUltraHigh-speedMicro-millingSpindleToolSystemQIAOXin—tao，LIBei—zhi，YANGJian—guo(SchoolofMechanicalEngineering，DongHuaUniversity，Shanghai201620，China)Abstract：Micro—millingspindletoolsystemisthecoreofultra—precisionandultrahigh-speedmicro·mil

4、lingtechnology，whichdirectlyaffectstheperformanceofthemicro—millingeffect．Throughmodelingandanaly—sisofspindlemicromachiningsystem．characteristicsofspindlemicromachiningthatsignificantlyaffectthemicromachiningprocessarestudied．Criticalspeedsandfirst6ordermoda

5、lshapesofthesystemareob—mined．Therelationshipbetweenmicro—millingtooloverhangandthecriticalspeedsandfirst6ordermodalshapesofthesystemisanalyzed，SOistherelationshipbetweentooltiprunoutandcriticalspeedsandfirst6ordermodalshapesofthesystem．Theanalysisrevealedtha

6、tthetooloverhangbecomeslarger，thelowerthecriticalspeedofthespindletoolsystembasicallyunchanged，whilethehigher-ordercriticalspeedde-creasedrapidly．Thepositionofthetoolnosepointsunderthelowerordermodeschangesmore，whilesmallchangehappensunderhighermodes．Thedynam

7、icsofspindletoolsystemneedtobeanalyzedinordertoobtaintheoptimaloverhangofthetoolcorrespondingtospindletoimprovethemicromillingprocess．Keywords：ultra—precisionmachining；highspeedmachining；micro—millingspindle；micromillingtools；ro—tordynamics其刀尖半径已经达到了2一gm的极限(碳

8、化钨的晶O引言粒尺寸为1／zm左右)，由此决定了微铣削加工机理微型化的加工技术正对我们的生活产生越来越大不同于一般铣削加工。最小切削厚度，也即切削厚度的影响。尽管光刻技术可以制造复杂的2D微电子系小于某个临界值时，不能产生切屑，不能去除材料，但统，但是却不能制造3D特征，适用的材料有限，从而是工件材料产生一定的弹塑性变形。由此导致了刀具限制了它的应用。微铣削加工技术以其加