【摘要】:图3.3过程阻尼产生机理示意图式中,μ为与工件材料、切削条件有关的库伦摩擦系数。Ahmadi等[102]的研究表明,过程阻尼效应可用等效的线性黏滞阻尼器表示[102]。
切削过程中,颤振发生后会导致振幅增大,此时后刀面与工件的犁耕效应增强,发生干涉,形成侵入面积(见图3.3),阻力增大,从而对颤振起到抑制作用[106]。这种由于后刀面干涉形成的阻力即过程阻尼力。
Ahmadi等[102]指出,径向犁耕力与后刀面下方挤压材料的体积成比例关系,如式(3.11)所示:
式中,Ksp为压痕力系数;S为受挤压材料的横截面面积。w为刀刃磨损带宽度,如图3.3所示。切向犁耕力可通过库伦摩擦理论表示,如式(3.12)所示。
图3.3 过程阻尼产生机理示意图
式中,μ为与工件材料、切削条件有关的库伦摩擦系数。Ahmadi等[102]的研究表明,过程阻尼效应可用等效的线性黏滞阻尼器表示[102]。
式中,Ceq为与压痕力有关的项,其具体的表达式为Ceq=Kspapw2/(4v),v为切向速度,v=πDns/60,D为刀具直径。将过程阻尼力投影到x与y方向,如式(3.14)所示:
为便于表达,将式(3.14)整理为以下形式:
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式中
根据以上推导,综合考虑再生效应、刀具结构模态耦合与过程阻尼的两自由度三轴侧铣动力学方程如式(3.16)所示:
将式(3.2)、式(3.3)、式(3.15)代入式(3.16),忽略静态力的影响,可得到以下方程:
定义则式(3.17)可变换为以下状态空间形式:
式中,A0、R、L如下:
式中,p1、p2、p3、p4、e1、e2、e3、e4、o1、o2、o3、o4如式(3.10a)~式(3.10l)所示;参数f1、f2、f3、f4为与过程阻尼有关的项,如下:
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