单边镗刀非线性径向强迫振动动态模型及其在精密镗孔中的应用.docVIP

 单边镗刀非线性径向强迫振动动态模型及 其在精密镗孔中的应用# 李鹏，顾立志** 5 10 15 20 25 （华侨大学机电及自动化学院，福建 厦门 361021） 摘要：本文通过分析精密镗床上影响孔加工精度的主要因素，提出基于安装聚合物弹性元件 减震器的单边镗刀防振方法来提高镗孔加工精度。用二阶微分方程的动态模型对非线性径向 强迫振动进行描述。根据建立的动态模型分析单边刀具防振系统的机理，并优化该系统参数， 使镗孔加工精度提高。 关键词：单边镗刀；二阶微分方程；动态模型；非线性；聚合物；精密镗孔 中图分类号：TH161+.6 A Dynamic Model for Non-linear Radial Forced Vibration of Unilateral Boring Tools and Its Application to Improving the Accuracy of Boring Process LI Peng1, GU Lizhi2 (College of Mechatronics Engineering and Automation,Huaqiao University, FuJian XiaMen 361021) Abstract: By analyzing factors affecting the accuracy of boring process on the precision boring machine, the article aims at putting forward a method of improving the accuracy of boring process by means of installing polymer elastic shock absorbers on unilateral boring tools. In addition, the situation of non-linear radial forced vibration is formulated by a dynamic model of second-order differential equation. Based on the model, vibration prevention principles of unilateral boring tools have been discussed and systematic parameters have been optimized for enhancement of the boring process accuracy. Keywords: Unilateral Boring Tools; Second-order Differential Equation; Dynamic Model; Nonlinearity; Polymer; precision Boring 30 0 引言 比较分析高精度孔的不同加工方法表明，最有效的方法之一是装有切削元件和导向元件 的单边切削刀具的精镗。与其它精加工方法比较该方法的主要优点是在一台机床上同时精加 工零件的其它表面，因此该精镗表面可以具有不同形状且与其它面的相互位置都有较高精度 35 [1] 在同样达到要求的精度、表面粗糙度条件下，精镗加工的优越性是无论短孔或深孔都无 后续加工，并且它可以在数控机床上有效使用单边切削刀具。但机械制造中若广泛应用单边 切削刀具进行精加工孔的方法还需要研究许多因素，比如怎样改善该方法的技术参数、经济 指标和降低成本等[2]。 基金项目：教育部高等学校博士学科点基金（20103501110001） 作者简介：李鹏，（1974-），男，讲师，博士研究生，研究方向：先进切削与制造技术。 通信联系人：顾立志，（1956-），男，教授，研究方向：先进切削技术，数字化设计与制造技术。 E-mail: gulizhi888@163.com -1-  40  1 镗孔精度影响因素分析 影响镗孔精度的主要因素是机械振动、单边切削刀具的磨损、工艺系统的力变形和热变 [3] 1.1  机械振动 在镗床镗孔时常见的振动例如：在切削力中径向力引起刀具的弯曲振动，切向力引起刀 45 具的弯曲振动和扭转振动，轴向力引起刀具的纵向振动；镗杆由于导向元件、轴承的形状误 差及配合间隙较大，以及主轴旋转误差甚至电机主轴误差都会引起镗杆旋转偏差（摆动）； 而且当工件和刀具镗杆系统的固有频率接近时也会引起共振；镗床在做轴旋转运动时还会出 现涡动和油膜振动。 50  1.2  单边切削刀具的磨损 单边切削刀具的磨损会影响刀具的几何形状和几何参数，