基于振动控制的薄壁结构件高速铣削参数选择.doc

文档介绍：
基于振动控制的薄壁结构件高速铣削参数
选择#
赵威,何宁,李亮*
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(南京航空航天大学机电学院,南京 210016)
摘要:在薄壁结构零件的高速铣削加工过程中,随着零件壁厚的降低,常常发生切削振动现
象。本文针对典型薄壁零件的结构特点,应用有限元技术从模态分析的角度出发,对薄壁结
构零件的高速铣削加工过程中出现的切削振动现象进行了初步分析;同时,结合对切削力信
号的频谱分析结果,从切削速度、进给量、切削深度等方面进行了切削参数优化,以减小或
抑制切削振动的产生。
关键词:薄壁零件;切削振动;高速铣削;模态分析
中图分类号:TG506
Selection of Cutting Parameters in High Speed Milling of
Thin-ponents Based on the Cutting Vibration
Control
ZHAO Wei, HE Ning, LI Liang
(College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics and
Astronautics, NanJing 210016)
Abstract: With the decreasing of thin wall thickness, cutting vibration can be observed frequently
in the high speed milling of thin-ponents. By analyzing the construction characteristics
of aero thin-ponents, and using model analysis method, the cutting vibration of typical
thin-ponents during high-speed milling process has been investigated primarily in this
paper. Meanwhile, according to the amplitude frequency spectrum analysis of cutting forces, the
cutting parameters such as cutting speed, feed rate, cutting depth, have been optimized to decrease
or eliminate the cutting vibration.
Keywords: Thin-ponent; Cutting Vibration; High Speed Milling; Model Analysis
0 引言
随着高速切削技术的发展和应用,薄壁结构件的高效精密加工成为可能。然而,随着零
件壁厚的降低,零件的刚性亦随之下降,极易产生切削振动,不仅恶化了零件的加工表面质
量,还降低了刀具的使用寿命,致使机床、刀具的性能得不到充分的发挥,限制了加工效率
的提高。薄壁零件的高速铣削振动问题,是目前航空航天制造技术中非常迫切而又难以解决
的关键问题。
国内外学者围绕切削振动的抑制问题,对切削振动的监测、预报以及控制、切削振动机
理、切削动力学模型、稳定切削极限预测等开展了一定的研究。在薄壁结构件动态铣削力模
型的研究方面,如 D. Montgomery 等[1]提出了立铣的动态模拟模型,通过确定刀具和工件的
动态位置及瞬态切削厚度,进而确定切削力及工件的表面形貌;. Elbestawi 等[2]通过动
态铣削模型并考虑了工件和刀具的倾斜,预测零件加工变形;J. Tsai 等[3]建立了主轴-轴承-
刀具系统及工件的动态有限元分析模型,进行薄壁件铣削加工表面误差分析;S. Ratchev 等
[4]
基金项目:高等学校博士学科点专项基金(200802871007)
作者简介:赵威,(1977-),男,副教授,主要研究方向:先进切削技术. E-mail: nuaazw@
-1-虑到薄壁零件刚度低的特点建立了铣削力模型,有效地用于薄壁零件加工误差补偿。在薄

壁结构件铣削振动模型及切削振动的预测与研究等方面, 等[5]对整体薄壁结构件
建立了仅考虑工件子系统动态特性的单自由度铣削颤振模型;G. Peigne 等[6]考虑刀具刚性和
工件柔性,基于单自由度动态铣削模型,同时考虑到切削振动和工件表面冲击两种现象,