难加工材料柔性结构件变齿距铣削的多时滞振动机理与稳定性研究

项目名称： 难加工材料柔性结构件变齿距铣削的多时滞振动机理与稳定性研究

项目编号： No.51305151

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 机械、仪表工业

项目作者： 张小俭

作者单位： 华中科技大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 叶片类柔性结构零件广泛应用于航空、能源行业，但是由于其结构弱刚性和材料难加工的特点，加工质量和加工效率难以保证。本项目围绕叶片类难加工材料柔性结构零件切削易振动、加工效率低的问题，研究基于变齿距铣刀加工的多时滞切削过程阻尼形成机制和柔性结构件切削振动的失稳机制，建立基于阻尼非线性切削力模型和结构相关性的多时滞耦合动力学方程，提出变齿距切削时变约束下的工艺参数全局稳定域预报方法和刀具结构参数数值优化方法，实现难加工材料柔性结构件多时滞切削过程中的振动抑制和基于刀具结构参数修改的材料去除率提升。本项目的研究将为航空发动机叶片、电站汽轮机叶片、舰船推进器等关键柔性结构零件的变齿距高效加工提供理论基础和技术支撑。

中文关键词： 变齿距；多时滞；稳定性分析；加工动力学；振动抑制

英文摘要： Flexible structure parts such as blades and vanes are widely used in aerospace and power industries. Due to the property of flexible structure and difficult-to-cut material, the machining quality and efficiency of these parts are hardly guaranteed. To reduce cutting vibration and improve low efficiency of these flexible parts, this project aims to investigate the formation mechanisim of process damping and study vibration stability in flexible part milling by using variable-pitch cutter, establish coupled dynamic equations with structural effect based on the nonlinear cutting force, propose global stability prediction method with time-varying constraints and tool parameter optimization method, realize chatter suppression by cutting parameter adjustment and material removeral rate promotion by modifing tool parameters. This project will provide the theoretical basis and technique support for efficient machining process of the key flexible parts with variable-pitch cutter, such as fan blades in aeroengine,compressor blades in steam turbines for power plant and ship propeller, etc.

英文关键词： variable-pitch；multiple delays；stability analysis；machining dynamics；vibration suppression