R180柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及后主軸箱設(shè)計(jì)【含12張CAD圖紙】

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 外文翻譯 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 外文資料名稱：Modeling and Prediction of Hole Profile in Drilling, Part 1: Modeling Drill Dynamics in the Presence of Drill Alignment Errors 外文資料出處：Journal of Manufacturing Science and Engineering 附 件： 1。外文資料翻譯譯文 2。外文原文 指導(dǎo)教師評(píng)語： 簽名： 年 月 日 鉆孔剖面的建模與預(yù)測，第1部分： 對(duì)存在定位差的鉆頭進(jìn)行力學(xué)建模 當(dāng)鉆頭與主軸部件定位時(shí)，動(dòng)態(tài)偏轉(zhuǎn)模型整體影響，會(huì)使的定位誤差加劇。把鉆頭作為一端固定的歐拉-伯努利懸臂梁進(jìn)行建模。軸向力和徑向力同時(shí)作用在懸臂梁的自由末段。這一機(jī)械模型可以檢測當(dāng)軸向力和徑向力增大時(shí)對(duì)對(duì)準(zhǔn)誤差和鉆削震動(dòng)的影響。這種方法已經(jīng)用來檢測定位差。該機(jī)械模型可以檢測鉆削震動(dòng)和徑向力，其誤差在6%內(nèi)。同時(shí)它們對(duì)定位差的影響已經(jīng)在研究。 1 引言 評(píng)價(jià)鉆孔的質(zhì)量，通常是由孔剖面的質(zhì)量決定的。而孔剖面的質(zhì)量取決于鉆削時(shí)的橫向震動(dòng)和相應(yīng)的徑向力，這兩方面都在很大程度上受到了對(duì)準(zhǔn)誤差的影響，如鉆軸的偏移量和傾斜度。當(dāng)使用大長度直徑比的鉆頭時(shí)，定位誤差的影響將更加明顯。上述顯著的因素影響并能預(yù)測成孔的質(zhì)量，才能了解定位差對(duì)鉆頭作用力和鉆削力的影響。 在鉆削過程中，這篇機(jī)械加工文獻(xiàn)涉及了很多關(guān)于軸向力和扭矩對(duì)解析機(jī)械模型的影響。雖然軸向力和扭矩有相當(dāng)大的影響，但是徑向力對(duì)鉆削震動(dòng)和成孔質(zhì)量的影響起決定性作用。提出該機(jī)械模型的chandrasekharan及其他人不僅能夠精確的檢測軸向推力和扭矩影響，而且還有徑向力的影響，如鉆頭磨削誤差（例如，相對(duì)切削刃高度誤差）。這一模型能提高不同平面地表面零件的鉆削質(zhì)量。 研究鉆削過程中的動(dòng)力學(xué)已經(jīng)進(jìn)行了很多年了。文獻(xiàn)中，鉆頭幾何參數(shù)和鉆頭作用力對(duì)鉆削震動(dòng)的影響進(jìn)行了深入的研究。一些研究者運(yùn)用有限元方法來檢測鉆頭的橫向震動(dòng)，不僅考慮了實(shí)際鉆頭的幾何參數(shù)，包括螺旋槽，冷卻孔，鉆心錐度，而且對(duì)?“等截面梁”這一假設(shè)的評(píng)價(jià)已經(jīng)在以往的文獻(xiàn)中研究過。烏爾索伊等人對(duì)模擬鉆削動(dòng)力進(jìn)行了廣泛的研究。這時(shí)鉆頭被假設(shè)為在動(dòng)載荷影響下的兩端鉸鏈或一端固定一端鉸鏈的簡支梁。這時(shí)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和螺旋力矩也對(duì)鉆削過程產(chǎn)生影響，結(jié)果表明由于螺旋效應(yīng)，繞度明顯增大。現(xiàn)在，上述模型的研究已經(jīng)擴(kuò)展到軸向（推力）負(fù)載，同時(shí)改變了沿長度方向的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和剪切變形。 除了如轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，鉆削游離，和其他幾何參數(shù)等因素，不可避免的定位誤差對(duì)鉆具的作用力有顯著的影響。這些誤差包括鉆具和主軸之間的偏差，即軸線偏差，以及鉆具軸線和主軸的夾角，即軸心傾斜。用鉆尖來定位時(shí)定位誤差將導(dǎo)致明顯的“鉆削跳動(dòng)”。而靜效應(yīng)跳動(dòng)對(duì)成孔質(zhì)量的影響已經(jīng)在文獻(xiàn)進(jìn)行研究，但包括了切削力振動(dòng)的定位差的一個(gè)綜合動(dòng)態(tài)模型未被開發(fā)。 本文的目的是對(duì)鉆削力學(xué)進(jìn)行建模，它包括了鉆削震動(dòng)和鉆削力，定位差有平行軸偏置，軸傾斜，鉆孔方向和切削刃定位角度。在本文的第一部分中對(duì)在任意軸向和橫向作用力下產(chǎn)生定位誤差的鉆頭進(jìn)行了動(dòng)態(tài)建模。雖然該模型與文獻(xiàn)類似，包含有定位誤差，但是它的約束條件由兩端鉸鏈改成一端固定一端自由，并且軸向力和徑向力作用在鉆頭的自由端。為了對(duì)由切削力產(chǎn)生的定位誤差和橫向震動(dòng)進(jìn)行精確的建模，機(jī)械切削力模型在文獻(xiàn)中得到發(fā)展。而一種用于測量定位誤差的方法被提出，通過對(duì)預(yù)測的震動(dòng)和作用力與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，鉆頭動(dòng)力學(xué)模型和變化切削力模型經(jīng)過了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在本文的第二部分將對(duì)孔剖面進(jìn)行綜合建模。 2 建模 此段介紹的是鉆具定位于主軸部件所產(chǎn)出的誤差和建立一個(gè)新的動(dòng)態(tài)模型，此模型同時(shí)考慮了在軸向力和徑向力作用下產(chǎn)生的定位誤差。文獻(xiàn)中建立的這一存在定位誤差的鉆削力模型，用來解決鉆具的調(diào)整差異運(yùn)動(dòng)方程（即邊值問題），此模型已經(jīng)很好的被應(yīng)用了。 2.1 定位誤差 鉆頭在主軸的定位誤差如圖1所示。將x-y-z軸和原點(diǎn)O定義為坐標(biāo)軸，z軸和主軸方向一致，x軸指向鉆具基點(diǎn)B（即鉆具投影到主軸上）。D是鉆具軸向上的一點(diǎn)，而T是鉆具定點(diǎn)，鉆具平面（E-G-T）與x-y平面正交，把原點(diǎn)為B的平面定義為鉆架，軸的方向與鉆具軸方向相同，平面位于鉆具平面上，與鉆具平面垂直，一通過D點(diǎn)且與x-y平行的平面與主軸相交于S點(diǎn)。 定位誤差如圖所示定義為： 1線性偏差(e):線性偏差是指沿x方向上主軸與鉆頭基點(diǎn)之間的距離，即O到B的距離。 2鉆軸偏角():鉆軸偏角是指鉆頭軸與鉆頭平面和z-x平面直線相交直線MN的夾角，以此定義，繞軸旋轉(zhuǎn)。 3鉆具平面夾角:鉆具平面夾角是z-y平面也鉆具平面的夾角，按上述定義，角是沿z軸方向繞直線MN而形成。 軸向擺差，鉆具軸上任意點(diǎn)D來表示矢量和SA（線性偏差）和AD（在鉆頭平面上的投影長度），主軸偏距用數(shù)學(xué)表達(dá)為 ， (1) 鉆具方向角在鉆頭處決定了主軸偏距的大小，角由0°到180°之間變化，角在一定的范圍內(nèi)，角的增大而主軸偏距將變小。 4定位角():是指切削刃與鉆頭處主軸偏距線的夾角，如圖2所示。定位角不能改變鉆頭處的主軸偏距。然而在雙切削刃和切削力作用下，定位角會(huì)影響切削載荷的不穩(wěn)定性。它的大小在-90°到90°之間變化。可以看出定位角不是一個(gè)嚴(yán)格的定位誤差，當(dāng)和為零時(shí)，角也為零，然而當(dāng)定位誤差存在時(shí)，沿主軸偏距方向上的切削刃角將更加重要。 本文中的四個(gè)誤差是由于鉆頭與上文定義的主軸之間的定位差而產(chǎn)生的，線性偏差（e）和鉆軸偏角（）兩誤差被認(rèn)為是可控定位差，而另外兩個(gè)定位差，鉆具平面夾角和定位角()的產(chǎn)生是由于角e，角和在鉆頭處的主軸偏距和它相關(guān)的鉆頭切削刃。 2.2 建立鉆他歐元力學(xué)模型。本節(jié)介紹的是在軸向和外徑向力作用下的有定位差存在的旋轉(zhuǎn)鉆頭進(jìn)行力學(xué)建模。在鉆削過程中，鉆具受到軸向力和徑向力。該方法是用于計(jì)算彈性簡支軸兩端的邊值問題，它和定位誤差的影響在文獻(xiàn)中給出。下面的假設(shè)已經(jīng)被證明： ·鉆具被假設(shè)為一圓形等截面簡支梁； ·鉆具的截面有兩個(gè)對(duì)稱軸線和相等的主慣動(dòng)矩； ·鉆具假設(shè)為歐拉-伯努利簡支梁，同時(shí)它密度相等； ·假設(shè)為不存在扭矩和軸向震動(dòng)，只考慮鉆頭的橫向震動(dòng)。 在文獻(xiàn)中，認(rèn)為鉆頭在主軸向被夾具夾住而鉆尖被釘住，不過通過觀察實(shí)驗(yàn)，當(dāng)存在徑向力時(shí)，鉆尖會(huì)產(chǎn)出震動(dòng)。本文中，鉆頭假設(shè)為在鉆尖處是無約束的，而只受到徑向力約束。 當(dāng)無定位誤差時(shí)，旋轉(zhuǎn)彈性軸的橫向震動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程被認(rèn)為是一個(gè)分布式系統(tǒng)，可以參考文獻(xiàn)。然而，當(dāng)存在定位誤差時(shí)，就改變了運(yùn)動(dòng)方程。 在圖示1中，假設(shè)作用力作用于鉆頭頂部，這些力是由軸向推力P和徑向分力，（作用在主軸上）產(chǎn)出的，彎曲虛線指何偏離鉆頭軸向位置。主軸和鉆架在上一部分已被定義。 哈密頓原理用于計(jì)算邊值問題及相關(guān)的分布參數(shù)系統(tǒng)的邊界條件。這里的推論和文獻(xiàn)里的比較類似，就少了軸向力和定位差。 根據(jù)圖1，D點(diǎn)在未偏離的鉆頭軸上，而在偏離的鉆頭軸線上，定位矢量從主軸原點(diǎn)O到可表達(dá)為 ， 向量I，J，K及i，j，k是在主軸和鉆架的單位向量，相應(yīng)的，的速度表達(dá)為 ， 點(diǎn)表達(dá)的是速度對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)而是角速度，它影響了鉆削過程。 選擇適當(dāng)?shù)慕撬俣葘?duì)正確描述鉆削的力學(xué)性能至關(guān)重要，在固定自由懸臂梁假設(shè)中認(rèn)為加工鉆削力作用與其自由末端。因此，影響鉆削的角速度等于振幅與主軸轉(zhuǎn)速之積，即。如果鉆尖處主軸偏距很小，這一假設(shè)是成立的，因此鉆削去除的工件材料在主軸線下，可以從第二部分介紹的孔剖面看到上述情況。這里的推導(dǎo)和假定為一端固定一端鉸鏈的情況有所不同，這種情況下，在軸向定位是上鉆具也有一個(gè)繞自己軸線的角速度，因此速度分量為 ， ， ， 哈密頓原理可表達(dá)為 ， 而 上式中為初始時(shí)間，是最終時(shí)間，是非保守力，T是動(dòng)能，V為勢能。根據(jù)上述假設(shè)，這些未知數(shù)表示為 ， ， ， 上式是關(guān)于的導(dǎo)數(shù)，這里m是單位長度質(zhì)量，而是各自作用在方向的單位長度作用力。這些力連續(xù)作用在整個(gè)區(qū)域，它們?cè)诳臻g形式上可以用狄垃克函數(shù)表示。，是粘性阻尼力。我們假定恒定粘性阻尼系數(shù)。 根據(jù)文獻(xiàn)[21]推導(dǎo)的適用于特定問題的例子，邊界值問題就變?yōu)? ， （2） （3） 相關(guān)的邊界值表達(dá)為 ， ， ， ， 此時(shí) ， ， ， ， （4） 作用于鉆削變形模型上的力由公式（2）—（4）表示，根據(jù)上面提到的，力由軸向推力P和徑向力進(jìn)行正交變換而得。上述力用文獻(xiàn)[5]提出的機(jī)械模型進(jìn)行計(jì)算，然而，為了解釋定位誤差必須對(duì)該機(jī)械力學(xué)模型進(jìn)行改進(jìn)。 2.3 改善力學(xué)模型。 在機(jī)械模型中，切削刃分為增加部件和作用在元件上的切削載荷，在沒有定位誤差和鉆削載荷的情況下，負(fù)載所經(jīng)歷的每一個(gè)增量的因素是相同的，然而由于存在主軸偏差和鉆削變形，切削載荷將沿切削刃不斷的變化。 圖2所示，鉆頭進(jìn)入主軸是產(chǎn)生定位角，和是時(shí)間和時(shí)鉆尖T的位置，是沿如于和垂直的主軸上的一點(diǎn)，在圖2中，讓固定線代表一條切削刃，虛線代表另一切削刃，因?yàn)槎ㄎ唤牵邢魅胁皇怯芍鬏S中心向外發(fā)散的，應(yīng)此切削載荷沿切削刃長度而改變。 圖3是鉆具的俯視圖，它表示了與之對(duì)應(yīng)的主軸切削邊緣的方向。這里，其中是角速度單位是而t是經(jīng)過時(shí)間。在時(shí)間t 時(shí)得到 ， 是點(diǎn)W沿切削刃到的距離，鉆削半徑為(R)，在圖3中是沿切削刃方向的單位矢量。表達(dá)式為 ， ， 同時(shí) ， 位置矢量為 。 在此位置確定切削厚度，把切削刃投影到x-y平面上，在極坐標(biāo)確定，其表達(dá)式為 ， 。 有切削刃定位確定的切削厚度可表達(dá)為 ， （6） 其中是進(jìn)給量，k為半頂角，為起始時(shí)間，而為最后時(shí)間。 如果是切削厚度的微分，微小切削面積表達(dá)為， 而 其中和分別是垂直切削能和摩擦切削能，總推力（P）和徑向分力（和）在整體坐標(biāo)系中表示為 （7） 其中是特定切削能構(gòu)成矢量，為變換矩陣，需要從刀面坐標(biāo)系統(tǒng)到整體坐標(biāo)系統(tǒng)改變作用了（即主軸架），可參考文獻(xiàn)[5]。 3 定位誤差的測量 為了驗(yàn)證發(fā)達(dá)的力學(xué)模型，去研究和分析定位差對(duì)徑向力，切削震動(dòng)和孔剖面的影響，同時(shí)精確的測量這些誤差。 圖4所示是由于測量定位差的，當(dāng)鉆具繞主軸z旋轉(zhuǎn)時(shí)，在鉆軸上的點(diǎn)D，為了能得到鉆頭平面夾角和線性偏差e，第二個(gè)電容傳感器安裝在處（圖4（b））。當(dāng) 時(shí)， ， （8）DQ等于鉆頭半徑（R）。SD用方程1中的參數(shù)e和來表示 ， （9） 其中m（圖4（a）所示）是鉆具基點(diǎn)到安裝有傳感器平面（x-y）的距離，而是軸向偏角，兩個(gè)相似的等式可以計(jì)算e和。 定位角在下面要被測量，鉆具位移為y(t)，在非常低的轉(zhuǎn)速如60rpm時(shí)，被傳感器記錄下來，同時(shí)它的表達(dá)式為 ， （10） 其中A是振幅，是旋轉(zhuǎn)速度單位為rad/s，而t是瞬時(shí)時(shí)間。當(dāng)切削刃和直線（在圖4（b）中）共線時(shí)主軸偏差不記錄為，在等式（10）中，切削刃于直線共線時(shí)確定此刻時(shí)間，角度位置與主軸誤差的性質(zhì)是相同的，角度位置就是鉆具定位角。 但必須注意的是，每次新的鉆削加入主軸定位差及其改變量，因此我們必須確定上述過程。 4 鉆具力學(xué)驗(yàn)證 4.1 實(shí)驗(yàn)步驟和定位誤差測量。這一步是檢驗(yàn)如圖5所示的不存在外作用力下的鉆削震動(dòng)模型，用于實(shí)驗(yàn)的直徑為9.525mm的高速鋼鉆頭有相對(duì)較長的刀柄和相對(duì)較短的槽長。傳感器（ASP-20-CTA）用于測量鉆削震動(dòng)。 長度直徑比和旋轉(zhuǎn)速度作為基準(zhǔn)變量進(jìn)行選擇，鉆具定位誤差（，e和）要較早進(jìn)行技術(shù)測定。實(shí)驗(yàn)條件包括了所測定的定位差和兩鉆具的相關(guān)參數(shù)（參加表格1）。 表1 對(duì)鉆頭實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 測試 L/D 速度（rpm） e(mm) (deg) (deg) 1 21.33 1500 0.053 164.4 0.077 2 29.71 1500 0.044 21.2 0.029 3 21.33 4000 0.052 164.4 0.077 4 29.71 4000 0.044 21.2 0.029 由于電容傳感器在槽區(qū)不能精確的測量震動(dòng)，在沿鉆頭軸向安裝的另外兩個(gè)傳感器進(jìn)行震動(dòng)測量。 4.2 震動(dòng)實(shí)驗(yàn) 由方程（2）—（4）表達(dá)的系統(tǒng)等式列入初始邊界值問題。盡管加工作用力在方程中是位移的非線性函數(shù)，當(dāng)非線性不明顯時(shí)，線性級(jí)數(shù)展開可以認(rèn)為是不失真的。這時(shí)，加工作用力可以認(rèn)為是外載荷，同時(shí)可應(yīng)用分離變量原理和正交模態(tài)疊加原理。關(guān)于這一假設(shè)，通過類似于文獻(xiàn)[21]中的模態(tài)分析法來解決動(dòng)態(tài)方程問題。 特征值問題，從邊界值問題首先是解決其邊界條件以及由此產(chǎn)生的時(shí)間依賴性方程轉(zhuǎn)，然后轉(zhuǎn)化為由它的狀態(tài)空間表示。模型計(jì)算震動(dòng)可以與實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的震動(dòng)進(jìn)行對(duì)比。 鉆削震動(dòng)的峰谷比（P到V）可以在模型中計(jì)算得到，也可以從實(shí)驗(yàn)中測量，其計(jì)算公式為 ， （11） 其中是測量定位的相對(duì)誤差，是通過模型計(jì)算而得的震動(dòng)平均峰谷值，是實(shí)驗(yàn)測量震動(dòng)平均峰谷值。 表2列出了在表1條件下觀察鉆削實(shí)驗(yàn)的震動(dòng)峰谷值和計(jì)算震動(dòng)峰谷值。圖6是鉆削震動(dòng)實(shí)驗(yàn)1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和計(jì)算結(jié)果說明了主軸頻率是主頻率，該模型可以計(jì)算鉆削震動(dòng)到測量值的5%的范圍內(nèi)。 表2 傳感器（a）和（b）關(guān)于鉆削平均震動(dòng)的測量數(shù)據(jù)對(duì)比 檢測 （a）處傳感器 （a）處傳感器 實(shí)驗(yàn)結(jié)果（計(jì)算結(jié)果） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果（計(jì)算結(jié)果） P到D（） 誤差率 P到V（） 誤差率 1 259.8(270.0) 3.92 231(239) 3.41 2 273.0(280.1) 2.26 258.4(266.2) 2.94 3 313.1(303.0) 3.22 269.1(266.1) 1.11 4 416.2(425.6) 2.16 403.0(391.1) 3.12 位移 時(shí)間 圖6 鉆削震動(dòng)圖：實(shí)驗(yàn)1 為了證明該模型能精確測量在鉆尖和沿其長度方向上的震動(dòng)，實(shí)驗(yàn)使用的是直徑為9.525mm，精度為AISI1516的鋼棒。 表3是鉆具實(shí)驗(yàn)條件和其在主軸的定位誤差。在鉆上五點(diǎn)處測量其震動(dòng)，分別在L，0.92L，0.84L，0.77，0.69L純，L在鉆具的定點(diǎn)，而鉆具總長為L。這些測量處是在鉆頭螺旋槽區(qū)域。該模型是用于測量鉆具在表3條件下的震動(dòng)，相對(duì)誤差見表4。 可以看出，在所以情況下，相對(duì)誤差在5%以內(nèi)，從而表明該模型能精確的檢測鉆具頂部和沿其長度方向上五個(gè)測量點(diǎn)的作用力。 表3 實(shí)驗(yàn)鉆具的參數(shù) 試驗(yàn) L/D 轉(zhuǎn)速（rpm） e（mm） （deg） （deg） 1 17.33 1500 0.0065 163.0 0.016 2 27.6 1500 0.0117 7.73 0.0063 3 17.33 4000 0.0065 163.0 0.016 4 27.6 4000 0.0117 7.73 0.0063 表4 計(jì)算與檢測之間的相對(duì)誤差 傳感器位置 此刻的相對(duì)誤差 試驗(yàn) 1 2 3 4 頂部 1.62 3.45 0.60 2.01 0.92L 3.89 2.66 0.92 1.41 0.84L 2.94 1.61 0.59 2.32 0.77L 4.44 3.01 1.44 3.10 0.69L 4.05 2.12 1.86 0.07 5 建立切削震動(dòng)模型 如圖5，設(shè)計(jì)一個(gè)特定的方法來測量鉆削過程中鉆具的震動(dòng)，這個(gè)方法能使鉆具上的信息反饋給傳感器。三軸基斯特平臺(tái)測力器可以控制軸向推力和徑向力。直徑為9.525mm的高速航空擴(kuò)展鋼鉆用來鉆削356-T6鋁合金，在鉆頭頂部103mm處測量鉆頭震動(dòng)，即在螺旋槽尾部。 六個(gè)實(shí)驗(yàn)是用于驗(yàn)證該模型的轉(zhuǎn)速，進(jìn)給量和定位誤差。實(shí)驗(yàn)條件和所測量的定位差見表5。 表5 實(shí)驗(yàn)條件及器相關(guān)的定位誤差 試驗(yàn) 轉(zhuǎn)速（rpm） 進(jìn)給量（mm/rev） L/D e(mm) deg) 1 1500 0.150 20.0 0.014 151.8 0.046 5 2 2500 0.150 20.0 0.014 151.8 0.046 5 3 1500 0.225 20.0 0.014 151.8 0.046 5 4 2500 0.225 20.0 0.014 151.8 0.046 5 5 1500 0.150 22.66 0.024 172.9 0.026 11 6 2500 0.150 22.66 0.024 172.9 0.026 11 表6 平均鉆具震動(dòng)和平均徑向力 試驗(yàn)次數(shù) 徑向力 鉆具震動(dòng) 實(shí)驗(yàn)值（觀察值）P-V（N） 誤差率 實(shí)驗(yàn)值（觀察值）P-V（） 誤差率 1 52.9(54.8) 3.64 97.2(100.1) 3.02 2 59.8(56.2) 6.02 81.8(84.8) 3.60 3 73.7(71.1) 3.56 86.7(88.9) 2.46 4 74.5(72.9) 2.12 64.9(63.9) 1.66 5 42.8(43.5) 1.55 61.1(60.0) 1.84 6 43.5(41.5) 4.59 36.6(33.9) 4.69 所有上述中，要測量軸向推力，徑向力和鉆頭震動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)。并且使用低頻濾波器控制測量信號(hào)。該力學(xué)模型存在定位誤差，它用來預(yù)算鉆削時(shí)的作用力大小。此算法在上面部分中來預(yù)算鉆頭的震動(dòng)。被測峰谷值可參考表6。該模型能計(jì)算鉆頭徑向力和其震動(dòng)，誤差是實(shí)驗(yàn)觀察值的6%。 在實(shí)驗(yàn)1中，圖7是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算X部件上徑向力結(jié)果的對(duì)比圖。該模型的計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值基本相同。實(shí)驗(yàn)表明，主軸頻率是關(guān)鍵，相關(guān)研究可見圖8，該圖是由實(shí)驗(yàn)1所得。 徑向力（N） 時(shí)間（sec） 圖7 X部件的徑向力：實(shí)驗(yàn) 1 時(shí)間（sec） 位移（mm） 圖8 鉆頭震動(dòng)：實(shí)驗(yàn)1 6 定位誤差對(duì)徑向力和鉆頭震動(dòng)的影響 實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果表明，定位誤差嚴(yán)重影響鉆削力和鉆頭震動(dòng)。在表6中。對(duì)比實(shí)驗(yàn)（1和5）與(2和6)的結(jié)果，在相同轉(zhuǎn)速和相等長度鉆頭條件下，但長度定差位不等時(shí)，其徑向力和鉆頭震動(dòng)明顯不等。 為了能更好的了解定位差對(duì)作用力和鉆削震動(dòng)的影響，在析因設(shè)計(jì)中改變定位差、主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量。這些變化可參見表7。切削力模型在每次實(shí)驗(yàn)中可以計(jì)算徑向力和鉆頭震動(dòng)，可以發(fā)現(xiàn)鉆頭軸向傾角（），鉆頭平面夾角（）和進(jìn)給量明顯影響鉆頭震動(dòng)和徑向力。 增大軸向傾角可以增大在鉆頭頂部的軸向擺差，應(yīng)此增加徑向力振幅和相應(yīng)的鉆頭震動(dòng)。增加進(jìn)給量會(huì)導(dǎo)致切削面積，徑向力和鉆頭震動(dòng)變大。而增大鉆頭平面夾角（）可減小軸向擺差，因而能減小徑向力和相關(guān)震動(dòng)。 為了能確切的了解軸向擺差變化的性質(zhì)，在鉆頭頂部的軸向擺差隨變化而改變，可見圖9。 圖9中水平軸是角，角度變化范圍0°到180°。軸向擺差隨角變小而增大。 表7 影響分析變化水平的參數(shù) 變化 低 高 軸向傾角(deg) 0.026 0.046 鉆頭平面加角(deg) 15 165 定位角(deg) 10 80 轉(zhuǎn)速v( rpm) 1500 2500 進(jìn)給量(mm/rev) 0.15 0.25 為了能得到軸向傾角和鉆頭平面夾角對(duì)徑向力和鉆頭震動(dòng)的影響程度，用力學(xué)變化模型和增量切削力模型進(jìn)行鉆頭震動(dòng)和徑向力分析。而從0 deg到0.056deg之間變化（六種情況分別為0deg，0.016deg，0.026deg，0.036deg，0.046deg和0.056deg），變化為0deg，37deg，74deg，111deg，148deg。對(duì)所以情況下，定位角（），線性偏差（e=0。024mm），鉆頭投影長度為216mm。鉆頭轉(zhuǎn)速為2500rpm，同時(shí)進(jìn)給量為0。25mm/rev。 鉆頭平面夾角（） 軸向擺差（mm） 圖9 變化引起軸向擺差 鉆頭平面夾角（） 鉆頭平面夾角（） 鉆削震動(dòng)（） 徑向力的峰谷值（mm） 圖10 和對(duì)徑向力峰谷值（a）和鉆頭震動(dòng)（b）的影響 圖10（a）和（b）中曲線族代表了隨鉆頭平面夾角變化的徑向力和鉆頭震動(dòng)。為特定的鉆頭平面，而軸向傾角從0.016deg到0.056deg變化，徑向力增加了70%而鉆頭平面增加了115%。從上圖中可以得到和的影響非常明顯，但它們之間沒有相互影響。此外從0deg增大到180deg，而徑向力和震動(dòng)減小大約40%。所以，當(dāng)=0，時(shí)，此時(shí)得到最優(yōu)狀態(tài)。 7 綜述和結(jié)論 建立一個(gè)力學(xué)鉆頭模型，其綜合考慮了定位差和相應(yīng)的鉆頭在主軸位置的影響，定位差包括了鉆頭線性偏差（e），鉆頭軸向傾角（），鉆頭平面夾角（）和切削刃定位角（）。特別是，切削載荷計(jì)算已經(jīng)被修改，為了能用于存在上述定位差的鉆頭震動(dòng)計(jì)算。 有本文得出一下幾個(gè)結(jié)論： 1模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明該模型可以計(jì)算徑向力和鉆頭震動(dòng)，且是實(shí)驗(yàn)測量值誤差的5%。 2徑向力和相應(yīng)的鉆頭震動(dòng)隨軸向偏角增大而增大，隨鉆頭平面夾角變大而減小。當(dāng)鉆頭定位于主軸且主軸偏角最小時(shí)，鉆頭處于最佳狀態(tài)。 3改變定位角對(duì)徑向力和鉆頭震動(dòng)沒有明顯的影響。 參考文獻(xiàn) [1]Watson， A. 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