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TC11钛合金整体叶轮叶片铣削颤振试验研究

作　者: 边疆
导　师: 朱波
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 颤振 TC11钛合金稳定性分析球头铣刀
分类号: TG54
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

钛合金以比强度高、机械性能及抗蚀性良好而成为制造飞机和发动机中的主要构件,如压气机叶盘、风扇叶轮等重要薄壁类零件;但由于钛合金的难加工性及薄壁零件刚性差等原因,加工过程中容易出现颤振引起的鱼鳞状表面缺陷,降低加工质量与切削效率,降低刀具、机床的使用寿命。因此,对钛合金薄壁件加工的切削稳定性研究具有较高的实际意义。首先,本文分析了再生颤振及强迫再生振动的机理,并给出相应的动力学模型;给出了切削稳定性判据,采用稳定性极限图作为对切削稳定性分析求解的表示方法。对多自由度系统的稳定性进行分析,给出了多自由度系统稳定性极限图的绘制方法,并分析了系统频响特性、刀具几何参数及切削用量对切削系统稳定性的影响,给出了稳定性极限的评价方法。其次,阐述了整体叶轮叶片的加工方法,并分析了整体叶轮叶片作为薄壁结构的加工工艺特性,指出了整体叶轮叶片精加工时存在的问题及寻找切削稳定区域的方法。最后,通过TC11钛合金叶片铣削试验,研究了改变切削用量时,切削力和振动信号的变化规律。结合试验数据,分析了不同切削参数下的加工稳定性,并以分析结果作出了试验条件下的稳定性极限图;研究了球铣刀刀具几何角度对TC11钛合金叶片铣削力及振动的影响,分析了改变球铣刀刀具前角、第一后角、第二后角和螺旋角时,叶片铣削力和振动信号的变化规律,为刀具角度的优化选择提供依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题提出的目的及意义  8-9
  1.2 切削振动的的国内外研究综述  9-11
    1.2.1 切削振动及切削稳定性研究现状  9-10
    1.2.2 切削过程颤振的预防与控制研究  10-11
  1.3 钛合金的切削加工研究现状  11-12
  1.4 课题的主要研究内容  12-13
第2章切削颤振机理及切削稳定性研究  13-26
  2.1 再生颤振及动力学模型  13-16
  2.2 强迫再生振动机理及动力学模型  16-19
  2.3 切削系统的稳定性分析  19-25
    2.3.1 切削系统稳定性判据  19-21
    2.3.2 多自由度系统稳定性极限分析  21-23
    2.3.3 切削稳定性影响因素分析  23-25
    2.3.4 切削稳定性极限的评价  25
  2.4 本章小结  25-26
第3章钛合金整体叶轮叶片铣削特性分析  26-32
  3.1 钛合金的特点及加工性能  26-28
    3.1.1 钛合金的物理机械性能  26-27
    3.1.2 钛合金的可加工性  27
    3.1.3 钛合金切削刀具选择  27-28
  3.2 整体叶轮叶片铣削特性分析  28-31
    3.2.1 整体叶轮叶片加工方法  28-29
    3.2.2 整体叶轮叶片加工工艺特性  29
    3.2.3 加工中存在的问题及解决途径  29-31
  3.3 本章小结  31-32
第4章 TC11 钛合金铣削稳定性试验研究  32-52
  4.1 前言  32
  4.2 试验设计  32-36
    4.2.1 试验方案设计  32-34
    4.2.2 试验设备与材料  34-36
  4.3 颤振的识别  36-37
  4.4 切削参数对铣削力和振动的影响  37-44
    4.4.1 进给量的影响  37-39
    4.4.2 主轴转速的影响  39-41
    4.4.3 切削深度的影响  41-44
  4.5 稳定性极限图的绘制  44
  4.6 球铣刀刀具角度对铣削力和振动的影响  44-51
    4.6.1 前角的影响  45-48
    4.6.2 后角的影响  48-50
    4.6.3 螺旋角的影响  50-51
  4.7 加工验证  51-52
  4.8 本章小结  52
结论  52-54
参考文献  54-58
致谢  58

TC11钛合金整体叶轮叶片铣削颤振试验研究

内容摘要

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