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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1引言1．1课题研究背景切削颤振是金属切削过程中刀具与工件之间产生的一种十分强烈的相对振动,其产生的原因和发生、发展的规律与切削加工过程本身及金属切削系统动态特性都有着内在的本质联系,影响因素很多,是一个非常复杂的机械振动现象。由于振动机械的各主要构造和零件要长期承受交变载荷,于是包括疲劳失效在内的各种类型的损伤和破坏就成为影响设备使用性能和使用寿命的主要因素。现代工业对工程质量、产品精度及可靠性都提出了愈来愈高的要求,研究和解决工业工程中出现的各种振动问题已成为一项急迫的任务。因而在研制设计中
2、,不但要考虑静力效应,而且还要考虑动力效应。根据传统的基于静力准则的机械结构设计方法是无法满足现代产品的设计要求的。对承受动载荷的结构,采用结构动态设计方法是满足现代产品设计要求的有效方法,经过动态设计达到控制机械结构的振动水平,改进产品的质量,提高它的安全可靠性等目的,即”优生”。这也是符合国际、国内机械结构设计技术发展方向的。本课题就是经过有限元法对减振镗刀杆系统进行动力学分析,并利用ANSYS软件对系统的关键部件进行分析和模拟仿真,获得镗刀杆系统在加工条件下的变形、应力分布等信息。镗削是一种用刀具扩大孔或其它圆形轮廓的内径车削工艺,其应用范围一般从半
3、粗加工到精加工,所用刀具一般为单刃镗刀(称为镗资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。杆)。镗刀有三个基本元件:可转位刀片、刀杆和镗座。镗座用于夹持刀杆,夹持长度一般约为刀杆直径的4倍。装有刀片的刀杆从镗座中伸出的长度称为悬伸量(镗刀的无支承部分)。悬伸量决定了镗孔的最大深度,是镗刀最重要的尺寸。悬伸量过大会造成刀杆严重挠曲,引起振颤,从而破坏工件的表面质量,还可能使刀片过早失效。这些都会降低加工效率。对于大多数加工应用,用户都应该选用静刚度和动刚度尽可能高的镗刀。静刚度反映镗刀承受因切削力而产生挠曲的能力,动刚度则反映镗刀抑制振动的
4、能力。本文的第3部分主要分析镗刀的静刚度。文中资料来源于作者对镗刀挠曲的研究。镗刀的挠曲取决于刀杆材料的机械性能、刀杆直径和切削条件。减减小刀杆悬伸长度和增加刀杆的直径对于减小刀杆的变形量是有利的。可是受加工工件尺寸的限制,改变这两个参数是不现实的。另外,经过减小切削量来降低切削力也能够达到减小刀杆变形量的目的,但这样势必会导致生产效率的下降,而且在某些情况下,即使减小切削力也不能达到加工要求。为解决此类问题,本文采用内置式动力减振结构的防振镗杆,它能够在造价相对比较低的情况下,实现较大长径比。在机械加工中,利用减振镗杆,能够提高表面加工质量,大大提高工作
5、效率,特别是在深孔加工中运用此减振镗杆,对提高内表面质量以及加快切削速度都会有很大的帮助。1.2国内外发展趋势减振镗杆在机械行业的研究中,已经有很长的历史了,但减资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。振镗杆的研究和发展是比较缓慢的。到当前为止,世界上只有为数不多的几家厂商能生产出性价比较好的产品。当前市场上流行的各种减振镗杆主要以国外产品为主,比如瑞典的山特维克,美国的肯纳,在中国由于试验,调试过程的复杂,尚没有相关的成熟产品上市。在国外,日本三菱公司和东芝公司已经有系列化的产品。三菱公司的设计思想是减轻镗杆的头部重量,从而使镗杆的
6、动刚度在很大程度上得到改良旧。从材料力学的角度进行分析能够知道,这种刀具利用了细长杠杆的端部应力的边缘效应,即杠杆端部受垂直于杠杆的作用力时,杠杆端部靠上的那部分的内应力比较小,因此能够忽略不计。当镗杆头部所受的作用力偏离中心时,头部远离作用力的部分内应力比较小。因此当镗杆受到偏心力时,刀头的那两部分能够切掉一些,这样不但镗杆头部的重量减少了很多,而且静刚度的减少量也较小,同时镗杆的动刚度在很大程度上的得到了改良。可是应当指出这种处理办法还存在很多的问题,其主要问题是采用头部切除法有很大的局限性,即其长径比不能达到太大。东芝公司的减振镗杆是在刀具的两边平行
7、的切掉一部分,再用刚度和强度大的材料嵌在两边,从而提高镗杆的静刚度。这种镗杆的原理简单,其镶嵌在杆两侧的硬质材料和刀体粘结程度是影响镗杆质量的关键因素。同时由于受到两条加固材料的刚度、厚度和它与杆体粘结的紧密程度的影响,因此长径比的值也受一定的局限。美国Kenametal公司生产的减振镗杆(最大长径比L/D=8)主要是采用特殊的材料制成,也属于提高镗杆静刚度的一种。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。瑞典Sandvik公司的减振镗杆(最大长径比L/D=16)是当前最先进的镗杆,它所采取的方法是给镗杆加内置减振器。这虽然提高了镗杆的
8、动刚度,但也有它的局限性,例如减振块的密度不可能太大,阻尼器的寿命
