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本文摘要：

本文針對(duì)時(shí)變模態(tài)參數(shù)作用下薄壁葉片多時(shí)滯五軸加工中心銑削動(dòng)力學(xué)建模與穩(wěn)定性預(yù)測(cè)進(jìn)行研究，提出了薄壁葉片五軸銑削加工過(guò)程中銑削力系數(shù)的精確標(biāo)定方法，探究了時(shí)變模態(tài)參數(shù)作用下的多時(shí)滯五軸銑削穩(wěn)定性影響規(guī)律，驗(yàn)證了薄壁葉片在常規(guī)銑刀與變齒距銑刀五軸銑削加工過(guò)程中的穩(wěn)定性。證明了本文理論的正確性，得到以下結(jié)論：（1）提出了基于接觸區(qū)域分層思想的精確五軸銑削力系數(shù)標(biāo)定方法。將刀具-工件接觸區(qū)域沿刀具軸向進(jìn)行分層處理從而計(jì)算五軸銑削力系數(shù)，對(duì)比表明分層處理后得到的銑削力系數(shù)更加精確。在薄壁葉片五軸銑削加工過(guò)程中，當(dāng)前傾角與側(cè)傾角均為0°時(shí)，通過(guò)分層與未分層求得銑削力系數(shù)后預(yù)測(cè)的銑削力基本吻合；當(dāng)加工過(guò)程中傾角不為0°時(shí)，分層后求得銑削力系數(shù)預(yù)測(cè)的銑削力比未分層求得銑削力系數(shù)后預(yù)測(cè)的銑削力更加準(zhǔn)確。驗(yàn)證了基于接觸區(qū)域分層思想求解五軸銑削力系數(shù)方法的有效性和準(zhǔn)確性。（2）建立了薄壁葉片常規(guī)刀具五軸銑削動(dòng)力學(xué)模型和針對(duì)變齒距球頭銑刀的多時(shí)滯五軸銑削動(dòng)力學(xué)模型，推導(dǎo)了變時(shí)滯五軸銑削動(dòng)力學(xué)方程，提出了考慮薄壁葉片時(shí)變模態(tài)特性的五軸銑削穩(wěn)定性預(yù)測(cè)方法。求解了銑削過(guò)程中隨著刀具位置以及材料去除的時(shí)變模態(tài)參數(shù)，驗(yàn)證了建立的薄壁葉片多時(shí)滯五軸銑削動(dòng)力學(xué)方程。通過(guò)模態(tài)錘擊實(shí)驗(yàn)，獲取了薄壁葉片五軸銑削加工過(guò)程中的頻響函數(shù)和模態(tài)參數(shù)，將有限元法與模態(tài)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，預(yù)測(cè)了加工過(guò)程中的模態(tài)參數(shù)與錘擊實(shí)驗(yàn)獲取的模態(tài)參數(shù)誤差較小，驗(yàn)證了時(shí)變動(dòng)力學(xué)特性理論的準(zhǔn)確性。（3）繪制了考慮時(shí)變模態(tài)參數(shù)作用下常規(guī)銑刀與變齒距銑刀五軸銑削穩(wěn)定性葉瓣圖，獲得了穩(wěn)定加工的工藝參數(shù)組合，分析了時(shí)變模態(tài)參數(shù)對(duì)薄壁葉片五軸銑削穩(wěn)定性的影響，選擇了不同工況下的參數(shù)組合進(jìn)行銑削實(shí)驗(yàn)，通過(guò)在主軸轉(zhuǎn)速5000rpm與8000rpm下進(jìn)行了三齒常規(guī)銑刀、三齒變齒距銑刀、四齒常規(guī)銑刀、四齒變齒距銑刀薄壁葉片五軸銑削銑削加工實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文理論模型和所提方法可以準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)五軸銑削穩(wěn)定性。同時(shí)針對(duì)薄壁葉片多時(shí)滯五軸銑削穩(wěn)定性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，揭示了采用變齒距刀具進(jìn)行薄壁葉片五軸銑削時(shí)具有顫振抑制效果。綜上所述，本文標(biāo)定了薄壁葉片五軸銑削力系數(shù)，獲取了薄壁葉片的模態(tài)參數(shù)，通過(guò)預(yù)測(cè)的穩(wěn)定性葉瓣圖選取了不同加工參數(shù)組合，對(duì)比了常規(guī)刀具與變齒距刀具五軸銑削時(shí)的穩(wěn)定性極限，驗(yàn)證了薄壁葉片變時(shí)滯五軸銑削時(shí)的顫振抑制效果。6.2展望五軸銑削加工系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是一個(gè)復(fù)雜的研究課題，影響銑削過(guò)程中穩(wěn)定性的因素還有很多，銑削動(dòng)力學(xué)作為高性能加工的基礎(chǔ)，需要更深入地研究其本質(zhì)。本文主要針對(duì)變齒距球頭銑刀多時(shí)滯參數(shù)和薄壁葉片時(shí)變特性動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，由于時(shí)間和試驗(yàn)條件的關(guān)系，有大量的問(wèn)題仍需進(jìn)一步深入研究，主要總結(jié)為以下：（1）五軸高速銑削加工是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代航空航天中復(fù)雜薄壁件加工的重要技術(shù)，但本文的理論和實(shí)驗(yàn)主要針對(duì)變齒距刀具在5000—10000rpm下進(jìn)行薄壁葉片五軸銑削，變螺旋銑刀、既變齒距又變螺旋銑刀高速銑削薄壁葉片及其復(fù)雜曲面的銑削穩(wěn)定性研究勢(shì)在必行。（2）本文只考慮了在五軸銑削過(guò)程中工件的穩(wěn)定性，沒(méi)有考慮到刀具主軸的影響，同時(shí)未考慮工件的裝夾方式對(duì)其銑削加工過(guò)程中的穩(wěn)定性的影響，在以后的研究中應(yīng)對(duì)刀具、裝夾方式、過(guò)程阻尼等進(jìn)行更加深入的研究，進(jìn)一步完善銑削穩(wěn)定的預(yù)測(cè)模型。

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標(biāo)簽：五軸加工

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