薄壁零件铣削三维颤振稳定性建模与分析

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2015.01.022

东北大学学报:自然科学版 ›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (1): 99-103.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2015.01.022

薄壁零件铣削三维颤振稳定性建模与分析

张雪薇，于天彪，王宛山

(东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110819)

收稿日期:2013-12-23 修回日期:2013-12-23 出版日期:2015-01-15 发布日期:2014-11-07
通讯作者: 张雪薇
作者简介:张雪薇(1988-)，女，辽宁沈阳人，东北大学博士研究生; 于天彪(1968-)，男，吉林榆树人，东北大学教授，博士生导师; 王宛山(1946-)，男，辽宁沈阳人，东北大学教授，博士生导师.
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51105072); 辽宁省重点实验室基金资助项目(2010066).

Modeling and Analysis for 3D Chatter Stability of Thin-Walled Parts in Milling Process

ZHANG Xue-wei， YU Tian-biao， WANG Wan-shan

School of Mechanical Engineering & Automation， Northeastern University， Shenyang 110819， China.

Received:2013-12-23 Revised:2013-12-23 Online:2015-01-15 Published:2014-11-07
Contact: ZHANG Xue-wei
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摘要/Abstract

摘要： 以低刚度薄壁零件为研究对象，基于加工原理建立精确的铣削过程薄壁零件三维动力学模型，并在此基础上采用全离散解析法对颤振稳定域叶瓣图进行仿真分析及实验验证.结果表明:薄壁零件铣削加工系统的动态特性决定其动力学模型，铣削加工过程主轴转速与颤振临界轴向切削深度之间存在非线性关系，主轴转速对颤振稳定性影响较明显.当系统模态质量、阻尼比及固有频率增大时，颤振稳定性相应加强，同时叶瓣图形状分布随之改变.该理论模型对薄壁零件铣削加工过程切削参数的合理选择，表面加工质量和加工效率的提高具有一定指导意义.

关键词: 薄壁零件, 铣削加工, 动力学模型, 再生型颤振, 稳定性分析

Abstract: In view of the thin-walled part with low stiffness， the 3D dynamics model in milling process was built on the machining principle. The chatter stability lobes were predicted using the full-discretization method and validated by the experiments. The results showed that dynamic characteristics of the thin-walled part in milling process determine the dynamics model. There is the nonlinear relation between the limited cutting depth and the spindle speed， and the spindle speed has more effect on the chatter stability than other factors. When the modal mass， relative damping and natural frequency increased， the stability intensifies and the shape of lobes is changed simultaneously. The theoretical model provides the guidance for reasonable selection of cutting parameters and improvement of machined surface quality and machining efficiency.

Key words: thin-walled part, milling process, dynamics model, regenerative chatter, stability analysis

中图分类号:

TG502.14

张雪薇，于天彪，王宛山. 薄壁零件铣削三维颤振稳定性建模与分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2015, 36(1): 99-103.

ZHANG Xue-wei， YU Tian-biao， WANG Wan-shan. Modeling and Analysis for 3D Chatter Stability of Thin-Walled Parts in Milling Process[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2015, 36(1): 99-103.

参考文献

[1]Kilic Z M，Altintas Y.Stability of peripheral milling operations with long end mills［J］.Procedia CIRP，2012，4(1):103-108.
[2]Altintas Y，Budak E.Analytical prediction of stability for milling in the time-domain［J］.CIRP Annals—Manufacturing Technology，1995，44(1):357-362.
[3]Merdol S D，Altintas Y.Multi frequency solution of chatter stability for low immersion milling［J］.Journal of Manufacturing Science and Engineering，2004，126(3):459-466.
[4]Insperger T，Stepan G.Updated semi-discretization method for periodic delay-differential equations with discrete delay［J］.International Journal for Numerical Method in Engineering，2004，61(1):117-141.
[5]Ding Y，Zhu L M，Zhang X J，et al.A full-discretization method for prediction of milling stability［J］.International Journal of Machine Tools & Manufacture，2010，50(5):502-509.
[6]Thevenot V，Arnaud L，Dessein G，et al.Integration of dynamic behavior variations in the stability lobes method［J］.The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2006，27(7/8):638-644.
[7]Bravo U，Altuzarra O，Lacalle L N.Stability limits of milling considering the flexibility of the workpiece and the machine［J］.International Journal of Machine Tools & Manufacture，2005，45(15):1669-1680.
[8]Altintas Y.Analytical prediction of three dimensional chatter stability in milling［J］.JSME International Journal:Series C，2001，44(3):717-723.
[9]汤爱军，刘战强.铣削加工系统三维稳定性理论研究与进展［J］.工具技术，2008，42(5):3-5.(Tang Ai-jun，Liu Zhan-qiang.Perspectives and process in three-dimensional stability lobes in milling chatter system［J］.Tool Engineering，2008，42(5):3-5.)
[10]朱立达，王宛山，李鹤，等.正交车铣偏心加工三维颤振稳定性的研究［J］.机械工程学报，2011，47(23):186-192.(Zhu Li-da，Wang Wan-shan，Li He，et al.Research on 3D chatter stability of orthogonal and eccentric turn-milling［J］.Journal of Mechanical Engineering，2011，47(23):186-192.)一位数()
[10]二位数()

[1]	王述红，魏崴，韩文帅，陈浩. 基于CGWO算法的边坡最小安全系数全局寻优方法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(7): 1033-1042.
[2]	李小彭，李凯，樊星，张凌越. 双臂巡检机器人位姿变化下沿悬链线行走能力分析[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(6): 872-880.
[3]	王述红，王鹏宇，刘宇，朱宝强. 不同位置空洞条件下隧道的破坏模式试验研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(6): 863-869.
[4]	李明，于天彪，张荣闯，王宛山. 基于石墨烯强化MQL的GH4169合金铣削表面质量研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(3): 387-392.
[5]	郝亮，郭立新. 自适应软测量算法的汽车行驶状态估计[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(1): 70-76.
[6]	王斐笠，王述红，张紫杉，修占国. 基于可拓理论的边坡强度指标[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2018, 39(4): 553-557.
[7]	李小彭，李加胜，李木岩，闻邦椿. 机动飞行中转子轴承系统新型碰摩的动力学行为[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(8): 1118-1122.
[8]	黄贤振，胡森，张义民. 铣削加工颤振稳定性可靠度的计算方法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(5): 675-679.
[9]	林文强，焦明裕，赵西松，喻先勇. 可调节气囊提高航空薄壁件加工精度的研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(3): 390-394.
[10]	王倩，赵丁选，魏海龙，赵颖. 复杂海况下舰载机着舰的动力学研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(11): 1595-1600.
[11]	刘雪峰，贾涛，朱本强. Nb对奥氏体→铁素体相变动力学影响的模型[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2016, 37(5): 642-646.
[12]	黎柏春，王振宇，王国勋，王宛山. 基于瞬时铣削力的球头铣刀铣削力系数辨识[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2016, 37(5): 678-682.
[13]	魏作安，杨永浩，赵怀军，陈宇龙. 小打鹅尾矿库尾矿堆积坝稳定性研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2016, 37(4): 589-593.
[14]	康虔，王新民，蒲浩，王石. 基于变权-未确知测度理论的岩溶路基稳定性分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2016, 37(3): 435-439.
[15]	赵千里，孙志礼，佟操，柴小冬. 移动交界面流固耦合传热的数值稳定性分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2016, 37(2): 222-226.

薄壁零件铣削三维颤振稳定性建模与分析

Modeling and Analysis for 3D Chatter Stability of Thin-Walled Parts in Milling Process

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