切削加工动力学现代分析方法
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天津西青
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作者刘宇,何凤霞
出版社科学出版社
ISBN9787030642134
出版时间2020-06
装帧平装
开本其他
定价90元
货号1202089937
上书时间2024-10-18
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目录
前言
章绪论1
1.1传统加工动力学研究1
1.2加工过程不确定性问题的影响2
1.3机器人铣削加工3
1.4骨材料加工4
参考文献5
第2章切削加工过程中的颤振分析方法6
2.1车削加工中的再生颤振6
2.1.1外圆车削加工动力学模型6
2.1.2端面车削加工动力学模型7
2.1.3车削加工稳定性叶瓣图8
2.2车削颤振时域仿真11
2.2.1欧拉法时域仿真11
2.2.2车削颤振仿真算例12
2.2.3四阶龙格-库塔法时域仿真19
2.3铣削加工再生颤振预测方法20
2.3.1平均刀齿角法21
2.3.2零阶近似法23
2.3.3半离散法29
2.3.4全离散法32
2.4四种颤振预测方法对比34
2.5铣削加工系统的薄弱环节37
2.6本章小结37
参考文献38
第3章机器人铣削加工模态耦合颤振39
3.1机器人铣削加工模态耦合颤振机理40
3.1.1机器人铣削加工动力学建模40
3.1.2机器人铣削加工稳定性判据41
3.2切削力分析41
3.3机器人铣削加工刚度定向过程42
3.3.1模态分析43
3.3.2机器人的正向运动学建模43
3.3.3工具坐标系45
3.3.4机器人刚度坐标系46
3.3.5刚度映射过程47
3.4基于刚度定向的机器人铣削加工无颤振路径优化方法48
3.5机器人铣削加工颤振稳定性分析案例49
3.5.1机器人模态测试49
3.5.2模态耦合颤振稳定性分析51
3.5.3机器人半槽铣与全槽铣实验52
3.6机器人铣削加工参数对颤振稳定性影响分析56
3.6.1切削参数对模态耦合颤振的影响56
3.6.2刀具悬长对模态耦合颤振的影响61
3.6.3顺逆铣对模态耦合颤振的影响63
3.6.4切削材料对模态耦合颤振的影响64
3.7本章小结65
参考文献66
第4章车削颤振可靠性67
4.1车削动力学模型67
4.1.1外圆车削力学模型67
4.1.2稳定性分析回顾68
4.2车削颤振系统可靠性建模70
4.2.1使用m、c、k和Ω进行可靠性建模70
4.2.2使用m、c、k和ωc进行可靠性建模71
4.3改进一次二阶矩法求解模型71
4.3.1颤振频率参数分布估计72
4.3.2改进一次二阶矩法求解车削加工系统可靠性72
4.4四阶矩法求解可靠性74
4.5案例分析76
4.5.1车削实验的数据采集与分析76
4.5.2车削过程中颤振频率的分布78
4.5.3蒙特卡罗法求解车削加工系统的可靠度79
4.5.4一次二阶矩法求解车削加工系统的可靠度79
4.5.5可靠性叶瓣图81
4.5.6实验验证82
4.6车削颤振灵敏度84
4.6.1蒙特卡罗法求车削加工系统灵敏度84
4.6.2灵敏梯度和灵敏度因子88
4.6.3车削加工系统灵敏度求解算例88
4.7本章小结89
参考文献90
第5章颤振时变稳定性预测分析方法91
5.1刀具磨损与切削力系数的时变特征分析91
5.2颤振时变稳定性分析和时变可靠性建模与计算92
5.2.1基于频域零阶近似法的颤振时变稳定性分析92
5.2.2基于频域零阶近似法的颤振时变可靠性建模与计算93
5.2.3给定切削深度、主轴转速的极限切削深度和颤振可靠性曲线94
5.3算例分析94
5.3.1拟合Gamma过程参数94
5.3.2铣削颤振时变稳定性95
5.3.3给定主轴转速和切削深度下的颤振时变可靠度96
5.3.4频域零阶近似法与颤振时变稳定性预测的对比分析99
5.3.5实验值与预测结果对比100
5.4本章小结101
参考文献101
第6章颤振检测方法102
6.1颤振测试系统要求102
6.1.1数据采集环节与硬件选型102
6.1.2颤振测试传感器的选取与放置102
6.1.3测试参数设置104
6.2颤振测试中常用的信号分析方法104
6.2.1自谱分析104
6.2.2小波变换106
6.2.3希尔伯特-黄变换方法106
6.3基于时频熵和频次比的HHT颤振检测方法108
6.3.1信息熵和占空比109
6.3.2时频熵110
6.3.3频次比112
6.4仿真信号分析113
6.5基于车床CJ0625的颤振检测结果研究116
6.5.1正交切削实验台搭建116
6.5.2基于时频熵的颤振检测结果117
6.5.3基于频次比的颤振检测结果118
6.6基于ETC数控机床的实验结果验证119
6.6.1ETC实验台搭建119
6.6.2ETC数控机床数据分析120
6.7本章小结124
参考文献124
第7章车削颤振稳定性分析预测软件系统125
7.1车削颤振稳定性分析预测软件系统的主要功能125
7.1.1振动信号采集功能125
7.1.2数据分析功能126
7.2车削颤振稳定性分析预测软件系统的设计思路127
7.3车削颤振稳定性分析预测软件系统设计及实现方法127
7.3.1车削颤振稳定性分析预测软件系统的整体结构128
7.3.2车削颤振稳定性分析预测软件系统采集模块129
7.3.3车削颤振稳定性分析预测软件系统分析模块144
7.4车削颤振稳定性分析预测软件系统的测试160
7.4.1采集模块测试结果160
7.4.2分析模块测试结果161
7.5车削颤振稳定性分析预测软件系统的实验验证162
7.6本章小结165
参考文献165
第8章铣削加工动力学仿真166
8.1铣削过程描述166
8.2铣削三维建模167
8.2.1刀具几何模型167
8.2.2Al6061材料的本构模型168
8.2.3网格划分169
8.2.4分离准则170
8.2.5摩擦模型与接触问题处理171
8.2.6传热边界条件172
8.3仿真关键参数分析173
8.3.1网格重划分预设值分析173
8.3.2摩擦因数的设定177
8.4尺寸效应分析177
8.4.1尺寸效应的现象177
8.4.2材料Al6061的最小切削厚度判定178
8.4.3刀刃半径对切削力的影响179
8.4.4刀刃半径对切屑的影响181
8.5本章小结183
参考文献183
第9章骨科手术机器人及骨材料切削技术184
9.1机器人骨科手术184
9.1.1骨科手术机器人系统184
9.1.2截骨过程185
9.2密质骨加工中受力的各向差异性188
9.2.1骨组织的微观结构188
9.2.2密质骨正交切削力的差异性189
9.2.3密质骨铣削力的差异性190
9.3密质骨铣削温度预测方法192
9.3.1铣削恒功率热源193
9.3.2刀尖温度分布193
9.3.3骨表面温度分布194
9.4本章小结196
参考文献197
附录199
内容摘要
本书主要介绍切削加工动力学的部分研究进展，包括切削加工过程中的颤振分析方法、机器人铳削加工模态耦合颤振、车削颤振可靠性、颤振时变稳定性预测分析方法、颤振检测方法、颤振稳定性分析预测软件系统开发、铣削加工动力学仿真以及骨科机器人和骨材料切削技术等内容。本书对目前存在的四种颤振预测方法进行比较，并提出了颇振可靠性和时变稳定性预测方法。本书可作为高等学校机械丁.程专业研究生、高年级本科生的辅导用书，也可供制造领域的丁.程技术人员参考。
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