引言
發(fā)動(dòng)機(jī)缸體面的銑削加工屬于平面加工，對(duì)加工表面的精度要求比較嚴(yán)格，尤其是對(duì)于與缸蓋接觸的加工面［1］。銑削過(guò)程中過(guò)大的振動(dòng)不僅會(huì)影響加工表面精度和產(chǎn)品質(zhì)量，還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的降低， 甚至帶來(lái)安全事故，故銑削過(guò)程中的顫振是必須要避免的［2］。對(duì)于已經(jīng)投產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體生產(chǎn)線(xiàn)，加工工序已被確定，且?jiàn)A具和刀具無(wú)法更改，則通過(guò)合理的選擇銑削參數(shù)以減小顫振的發(fā)生，是比較直接和簡(jiǎn)便的解決方案，而加工過(guò)程中切削顫振穩(wěn)定域的分析則為銑削參數(shù)的優(yōu)化選取提供了參考和依據(jù)。
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(yīng)的動(dòng)態(tài)銑削力模型，為選擇穩(wěn)定切削狀態(tài)的切削參數(shù)提供了理論依據(jù)。altintas 等［4］在此基礎(chǔ)上繼續(xù)完善了線(xiàn)性再生型顫振理論方法。liu 等［5］基于 zoa 方法獲得了車(chē)削、銑削加工過(guò)程中平頭刀、球頭刀等的穩(wěn)定域葉瓣圖，并分析討論了切削參數(shù)和模態(tài)參數(shù)對(duì)葉瓣圖的影響程度。而加工中心主軸-刀具系統(tǒng)特征參數(shù)( 固有頻率、阻尼比、剛度) 的識(shí)別及銑削力系數(shù)的獲取是構(gòu)建基于 zoa 方法的顫振穩(wěn)定域葉瓣圖的關(guān)鍵問(wèn)題。為解決某柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體生產(chǎn)線(xiàn)的精基準(zhǔn)定位面加工過(guò)程中存在的表面振痕明顯、精度不足的問(wèn)題，本文提出一種基于穩(wěn)定域葉瓣圖的加工中心銑削參數(shù)優(yōu)化方法。為構(gòu)建準(zhǔn)確的銑削穩(wěn)定性葉瓣圖，分別進(jìn)行了主軸-刀具系統(tǒng)的模態(tài)實(shí)驗(yàn)和銑削力仿真實(shí)驗(yàn)，并以“金屬去除效率”為評(píng)價(jià)指標(biāo)，優(yōu)化選取了加工中心銑削參數(shù)。該方法有助于提高加工系統(tǒng)的穩(wěn)定性、加工質(zhì)量和加工效率。
1 加工中心特征參數(shù)識(shí)別
針對(duì)加工中心的刀具-主軸系統(tǒng)的復(fù)雜性，基于仿真實(shí)驗(yàn)很難獲得其準(zhǔn)確的模態(tài)參數(shù)，這里通過(guò)模態(tài)錘擊實(shí)驗(yàn)方法實(shí)現(xiàn)。對(duì)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(yīng)數(shù)據(jù)，然后基于 polylscf 頻響曲線(xiàn)處理算法識(shí)別出系統(tǒng)的固有頻率、剛度和阻尼比，終獲得刀具系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)對(duì)象為缸體生產(chǎn)線(xiàn)上的精基準(zhǔn)加工工序，加工中心及其主軸的整體外形如圖 1 所示，實(shí)驗(yàn)用刀具為鑲片銑刀，刀齒數(shù)3，刀片材質(zhì)為金屬陶瓷。