[01415442]刀具热变形因素对切削系统稳定性的影响

①课题来源与背景 在机械零件的切削过程中,由于刀具和工件之间摩擦力的存在,会产生大量的切削热,导致刀具发生热变形。通过研究刀具热变形对切削系统稳定性的影响,提高切削稳定性,从而指导生产实践,提高我国的制造业加工水平。 ②研究目的与意义 本项目主要研究在切削加工过程中,不同切削速度时刀具的热变形规律,分析刀具热变形对切削系统稳定性的影响,并就切削系统在刀具热变形影响下的全局分岔进行分析,然后采用主动控制方法对切削振动进行有效抑制,利用进行主动控制后切削系统的全局分岔图,来验证控制方法的效果。以便为切削过程中提高切削系统的稳定性,同时提供一定的理论依据。 ③主要论点与论据 1.切削刀具的热变形规律 应用数值模拟和理论分析方法,分别对不同切削速度时刀具的热变形量进行模拟、分析,得出刀具在不同切削速度下的变形规律,并利用数值模拟来验证理论分析结果。 2.建立切削系统的正交再生型切削振动动力学系统模型,研究刀具热变形对该系统的稳定性影响 应用非线性动力学原理和系统动力学原理,建立切削系统在正交切削的情况下,切削系统的再生型动力学模型,分别研究不用切削速度时,刀具热变形量对该动力学系统稳定性的影响。建立和分析不同切削速度时,切削系统的状态空间,以便定性的了解刀具热变形对切削稳定性的影响。 3.建立切削系统在刀具热变形因素影响下的系统全局分岔图并加以分析 切削系统的全局分岔图对于理解一个系统的稳定性有着重要的意义,通过建立切削系统的全局分岔图。可以直观的了解到刀具热变形对切削系统的稳定性影响。 4.应用主动控制技术,对切削系统进行振动抑制 采用现有的主动控制方法,对切削系统进行优化,建立和分析优化后切削系统的状态空间和全局分岔图,并与未采用振动抑制前的切削系统进行稳定性方面的对比,验证主动控制方法的抑振效果。 ④创见与创新 1.在理论计算和数值模拟的基础上,揭示刀具热变形规律。 2.通过理论计算,研究刀具热变形对切削系统切削稳定性的影响。 3.应用主动控制方法,对刀具热变形引起的切削系统的不稳定性进行振动控制,并对控制效果进行理论验证。 ⑤社会经济效益,存在的问题 目前处于理论研究阶段,尚无社会经济效益。 ⑥历年获奖情况 无 ⑦成果简介 通过该项目的研究,掌握了相关刀具材料的热变形理论计算方法,运用数值模拟软件对理论计算结果进行了验证。在分析理论结果的基础上,建立了刀具在不同切削速度时的热变形量数学模型,得到了相关函数关系。建立了切削系统的再生型振动动力学模型。根据该动力学模型,推导出相应的数学模型。在不会对切削系统产生大的影响的前提下,会对数学模型进行一定的数学变换。通过研究切削系统的状态空间以及分岔图,对系统因为刀具热变形而受到的影响定性的进行了分析。