理论教育 磨削稳定性的优化提升方案

磨削稳定性的优化提升方案

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:这里采用DDEBIFTOOL在参数空间中寻找该磨削过程的稳定性边界,从而区分参数空间中的稳定磨削和颤振区域。结合图5-2和方程的系数矩阵可以看出,该磨削过程的稳定性随着的增大而降低。这也就是说,磨削刚度越小,则该切入式磨削过程的稳定性越好,有所不同的是新模型中的磨削刚度也受到了时滞τg和τw的影响。

磨削稳定性的优化提升方案

方程(5-12)的动力学行为由定义在方程(5-10)中的各个参数值决定。在这些参数中,(γ,κw,ξg,ξw)属于机床和工件的基本参数,在磨削加工过程中并不能够被选择或是改变。不同的是(κ1,τg,τw)描述的是磨削力的特征,它们的取值可能根据具体的加工情况进行实时的调整。因此,本书更加关心参数(κ1,τg,τw)对于磨削稳定性及颤振运动的影响。

为说明磨削力对系统的作用,先将其他的参数都确定下来。作为一个例子,这些参数的取值为

mg=30(kg),cg=4 500(N·s·m-1),kg=3×106(N·m-1),

mw=61(kg),cw=9 800(N·s·m-1),kw=6.15×106(N·m-1),μ=0.8。

把这些参数取值代入方程(5-10),可以得到γ=0.486、κw=0.997、ξg=0.474和ξw=0.502。(www.daowen.com)

有了这些参数值,接下来就可以通过讨论系统的特征值来研究磨削过程的稳定性。为此,可以采用第2章中给出的延拓算法,也可以采用第3章中所提到的DDEBIFTOOL直接进行计算。这里采用DDEBIFTOOL在参数空间中寻找该磨削过程的稳定性边界,从而区分参数空间中的稳定磨削和颤振区域。通过计算,得到图5-2。

图5-2 稳定性边界曲线、稳定区域和颤振区域

(a)τg=11,(b)τg=12,(c)τg=13,(d)τg=14

图5-2中的阴影区域代表稳定磨削的参数区域,而白色区域代表磨削过程失稳产生颤振的区域。图中的各个子图,对应于时滞τg取不同值的情况。可以看出,图5-2中的“Lobes”图和图2-7有很大的不同,这主要体现在磨削稳定区域的大小受到了时滞τg和τw的影响。具体来说,从子图5-2(a)、(b)、(c)到(d),稳定区域的面积随着τg的增加有明显的减小。此外,从各个子图中可以看出,稳定区域随着τw的增大而逐渐扩展。这一情况与我们在图2-7中所得到的结果完全不一样,而这一点则是由磨削力的模型导致的。结合图5-2和方程(5-12)的系数矩阵可以看出,该磨削过程的稳定性随着的增大而降低。这也就是说,磨削刚度越小,则该切入式磨削过程的稳定性越好,有所不同的是新模型中的磨削刚度也受到了时滞τg和τw的影响。

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