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基于刀尖模态的Al-7075铣削颤振稳定性预测研究
摘要
颤振是数控铣削加工中一个常见的问题，会严重影响加工质量和生产效率。本文针对Al-7075铝合金的刀尖模态进行了颤振稳定性预测研究，采用有限元仿真及实验验证的方法对颤振稳定性进行分析。
在有限元仿真中，采用了Abaqus软件对刀具和工件的切削过程进行有限元分析，并在遇到刀尖模态失稳时探究其颤振特征。在实验验证中，对不同铣削参数（切削速度、进给速度和切削深度）下颤振的出现进行了实验观测和测量。
研究结果表明：当铣削参数达到一定条件时，刀尖模态会出现颤振现象。颤振会给加工质量和生产效率带来很大的影响，需要采取有效的措施进行解决。在本研究中，我们探讨了一些稳定性提高的方法，包括减小切削速度、增大进给速度和降低切削深度等。
本研究将为数控铣削加工的自动化控制提供参考，有助于提高加工质量和生产效率。
关键词：颤振；刀尖模态；Al-7075铝合金；有限元仿真；实验验证
Abstract
ChatterisacommonprobleminCNCmilling,whichseriouslyaffectsmachiningqualityandproductionefficiency.ThispaperfocusesonpredictionofchatterstabilityofAl-7075aluminumalloybasedonthetool-tipmode,andanalyzesthechatterstabilitybyusingfiniteelementsimulationandexperimentalverification.
Inthefiniteelementsimulation,thecuttingprocessofthetoolandworkpiecewasanalyzedbyAbaqussoftware,andthechattercharacteristicswereinvestigatedwhenthetool-tipmodebecameunstable.Intheexperimentalverification,theappearanceofchatterunderdifferentmillingparameters(cuttingspeed,feedrate,andcuttingdepth)wasobservedandmeasured.
Theresultsshowthatwhenthemillingparametersreachacertaincondition,thetool-tipmodewillexhibitchatterbehavior.Chatterwillhaveasignificantimpactonmachiningqualityandproductionefficiency,andeffectivemeasuresneedtobetakentosolveit.Inthisstudy,weexploresomestabilityimprovementmethods,includingreducingcuttingspeed,increasingfeedrateandreducingcuttingdepth,etc.
ThisstudywillprovideareferencefortheautomationcontrolofCNCmilling,andhelpimprovethemachiningqualityandproductionefficiency.
Keywords:Chatter;Tool-tipmode;Al-7075aluminumalloy;Finiteelementsimulation;Experimentalverification.
正文
一、简介
颤振是数控铣削加工中一个常见的问题，会严重影响加工质量和生产效率。刀尖模态是铣削颤振的主要形式之一，它是指刀具的前端振动，是由于刀具的刚度和切削力之间的相互作用造成的。Al-7075铝合金是一种常用的航空材料，由于其高强度、耐腐蚀性好等特点，被广泛应用于航空航天领域。本文针对Al-7075铝合金的刀尖模态进行颤振稳定性预测研究，采用有限元仿真及实验验证的方法对颤振稳定性进行分析，并探讨颤振稳定性提高的方法。
二、有限元仿真
在有限元仿真中，采用了Abaqus软件对刀具和工件的切削过程进行有限元分析。仿真中的刀具为两刃立铣刀，工件为Al-7075铝合金。在遇到刀尖模态失稳时，通过探究其颤振特征，可以得出颤振稳定性的结论。
在运行仿真前，需要先构建刀具和工件的有限元模型。在此过程中，需要考虑到刀具的刚度、弹性模量、材料等因素，同时还需要考虑到工件的材料、形状、初始加工状态等因素。得到