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葉瓣圖的加工中心銑削參數優化
閱讀：118 發布時間：2020-8-12引言
發動機缸體面的銑削加工屬于平面加工，對加工表面的精度要求比較嚴格，尤其是對于與缸蓋接觸的加工面［1］。銑削過程中過大的振動不僅會影響加工表面精度和產品質量，還會導致系統穩定性和可靠性的降低， 甚至帶來安全事故，故銑削過程中的顫振是必須要避免的［2］。對于已經投產的發動機缸體生產線，加工工序已被確定，且夾具和刀具無法更改，則通過合理的選擇銑削參數以減小顫振的發生，是比較直接和簡便的解決方案，而加工過程中切削顫振穩定域的分析則為銑削參數的優化選取提供了參考和依據。
Altintas 等［3］首先提出了零階解析法( ZOA，zero- order analytical) ，建立了基于切削厚度再生效應的動態銑削力模型，為選擇穩定切削狀態的切削參數提供了理論依據。Altintas 等［4］在此基礎上繼續完善了線性再生型顫振理論方法。Liu 等［5］基于 ZOA 方法獲得了車削、銑削加工過程中平頭刀、球頭刀等的穩定域葉瓣圖，并分析討論了切削參數和模態參數對葉瓣圖的影響程度。而加工中心主軸-刀具系統特征參數( 固有頻率、阻尼比、剛度) 的識別及銑削力系數的獲取是構建基于 ZOA 方法的顫振穩定域葉瓣圖的關鍵問題。為解決某柴油發動機缸體生產線的精基準定位面加工過程中存在的表面振痕明顯、精度不足的問題，本文提出一種基于穩定域葉瓣圖的加工中心銑削參數優化方法。為構建準確的銑削穩定性葉瓣圖，分別進行了主軸-刀具系統的模態實驗和銑削力仿真實驗，并以“金屬去除效率"為評價指標，優化選取了加工中心銑削參數。該方法有助于提高加工系統的穩定性、加工質量和加工效率。
1 加工中心特征參數識別
針對加工中心的刀具-主軸系統的復雜性，基于仿真實驗很難獲得其準確的模態參數，這里通過模態錘擊實驗方法實現。對安裝于加工中心主軸上的刀具錘擊起振，以獲取其頻率響應數據，然后基于 PolyLSCF 頻響曲線處理算法識別出系統的固有頻率、剛度和阻尼比，終獲得刀具系統模態參數。實驗對象為缸體生產線上的精基準加工工序，加工中心及其主軸的整體外形如圖 1 所示，實驗用刀具為鑲片銑刀，刀齒數3，刀片材質為金屬陶瓷。