● 摘要
现有的切削数据库中的数据大都是针对强刚度零件的，而在航空航天加工中，大型整体弱刚度结构件因其特有的高强度和重量轻及高承载性等特点得到越来越广泛的应用。这类零件刚性较差，主要体现在两个方面：动刚度弱和静刚度弱。工件的静刚度弱，则工件容易发生加工变形，进而影响加工的尺寸、形状精度；工件的动刚度弱，则工件容易发生振动，进而影响已加工表面质量甚至损坏刀具并伴有较强的噪音。因此，加工此类零件时需要分析零件的静刚度及动刚度特性，并据此对传统切削参数进行修正。本文主要在以下几个方面展开研究。一、典型零件刚度表述模型的研究。利用有限元软件对定长的薄壁筒类零件进行了刚度分析，并采用回归分析法建立了此类零件的刚度计算经验公式，为薄壁筒类零件刚度的表述提供了一种简单可行的方法。基于材料力学理论，推导计算了非刚度细长轴的刚度计算公式。此外，还根据动力学理论推导了零件动刚度的计算方法。二、切削参数修正研究。以切削力经验公式为基础，根据零件自身的加工精度要求修正了切削参数。根据切削系统的动态特性，推导了加工系统产生振动时的振幅计算公式，并据此绘制了振幅——转速曲线，然后依据振幅——转速曲线修正了切削速度。三、典型薄壁零件静力变形及动态特性研究。以航空发动机机匣为例，建立机匣的缩比模型，采用有限元分析法对零件加工表面受法向集中载荷所产生的变形进行了研究，并对零件在约束状态下的模态进行了分析。对机匣零件进行了静力加载实验和模态实验，分析了理论值与实测值的误差及产生的原因，并验证了有限元分析的可行性与有效性。四、切削参数修正系统的研究。基于切削参数根据静刚度和动态特性修正的算法，开发了切削参数修正系统，为工艺人员选择合适的切削参数提供了便利。