微小型无偏正交车铣加工系统稳定性研究.pdf

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1、2013年12月机床与液压Dec．2013第41卷第23期MACHINET00L&HYDRAULICSVo1．41No．23DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．23．004微小型无偏正交车铣加工系统稳定性研究刘冰冰，张之敬，金鑫(北京理工大学机械与车辆学院，北京100081)摘要：以微小型车铣复合加工系统为对象，通过对微小型车铣加工工艺系统进行分析，将其简化为端铣进行研究；针对加工系统中刚度最低的工件系统利用再生型颤振理论进行分析，得到加工稳定性叶瓣图，并通过实验验证了该叶瓣图的准确性，得到的微小型车铣稳定性叶瓣图可以指导微小型车铣加工参数的选择，提高微

2、小型车铣加工效率。关键词：微小型；无偏正交车铣；加工稳定性中图分类号：THll3．1文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)23—013—4StabilityAnalysisforMicro-miniatureNon-eccentricityOrthogonalTurn—millingSystemLIUBingbing，ZHANGZhijing，JINXin(BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China)．Abstract：Theturn—millingsystemwassimplifiedasendmilling．Th

3、eendmillingmodelwasanalyzedbasedontheregenerativechattertheory．Inordertoobtainthechatterlobeperform，themodaltesttothespindlewasmade．Theresultsofcuttingexperimentstestifyaccuracyofthechatterlobe．Thereforethechatterlobecanbeusedtocuttingparametersselectionandstabilityprediction．Keywords：Micro·mini

4、ature：Non-eccentricityorthogonalturn-miHing；Machiningstability车铣复合加工中心出现在20世纪80年代，由奥以北京理工大学微小型制造实验室自主研制的地利WEL公司⋯首创并制造出来，主要用于加工常KNC-50FS车铣复合机床为研究对象，基于再生型规尺寸的曲轴等复杂轴类零件。由于在车铣复合加工颤振理论对车铣加工系统的稳定加工区域进行了研中心上可进行多种不同工艺加工，实现工序集中加工究。进而实现高精度、高效率、低成本加工，因此车铣复1无偏心正交车铣动力学模型合加工中心在近几十年得到了迅速的发展。车铣加工车铣加工按照不同方式分类，可有

5、3种形式：在最初的研究中被认为是特别适合大型轴类及薄壁(1)依据工件旋转轴线与刀具旋转轴线相对位置的类零件的加工。刘克非等从微小型零件的正交车铣不同，车铣加工主要可分为轴向车铣、正交车铣以及加工实验中得出车铣加工也适用于微小型轴类零件一般车铣；(2)依据工件和刀具旋转相对方向的不加工的结论，该结论开启了微小型零件车铣加工同，它们又都可分为顺铣和逆铣两种不同的形式；的研究。(3)根据刀具和工件轴心位置不同可分为上偏心、对于微小型零件的加工，由于加工系统中工件和下偏心和无偏心。刀具的尺寸都较小，使得加工系统的刚度下降，因此由于微小型铣刀的有效切削长度较短，轴向车铣在加工过程中更容易发生颤振

6、。切削颤振产生的原因加工较长微细轴时，工件易与刀柄部位发生干涉而折和发生、发展的规律与切削加工过程本身及金属切削断；而且轴向车铣时当刀具和工件发生弯曲变形时，机床动态特性都有着内在的本质联系，影响因素很刀具侧面的螺旋刃易对已加工表面实施重复切削，严多，是一个非常复杂的机械振动现象。一旦机械加工重影响零件的表面质量和尺寸精度，因此微小型车铣系统发生颤振，轻则会产生噪声、缩短刀具寿命，重加工中通常采用正交车铣的方式。在常规尺寸零件的则会使机械系统无法进行正常加工。因此各国学者对加工中，常采用铣刀轴线与工件轴线非共面正交的形切削颤振的机制进行了大量的研究，提出了以下5种式，即偏心正交，以在保

7、持较好的已加工表面形状前切削颤振机制，分别为摩擦降落理论、刀具前后角变提下尽量加大走刀量而实现高效车铣。然而由于微小化理论、切削力下降理论、振型相关理论和再生型颤型车铣加工中工件尺寸很小，大量切削实验证明，偏振理论。而其中针对再生型颤振的研究较多，该理论心车铣并未提供更好的加工精度，因此文中仅以无偏的发展也最为成熟。心正交车铣作为研究对象，如图1所示。收稿日期：2012—12—14基金项目：国家科技重大专项(2012ZX04010—061)作者