【正文】 態(tài)分析： 1mm 2mm 3mm 4mm六種厚度的前15階固有頻率，分析了在不同厚度時的同一階的固有頻率的變化，因此得到了當工件厚度很薄時即使在工件上切去很小一部分，此時它的固有頻率就發(fā)生很大的變化，所以相應的切削頻率應該做出調整。通過對車銑時的諧響應分析為提高車銑薄壁回轉體的動力特性提供了理論依據(jù)。導師的諄諄教誨，學生將永記在心。參考文獻[1]鄭聯(lián)語,:22,424~428.[5],2003,2.[9], , Dynamic modeling for the prediction of surface errors in the milling of thinwalled sections, J. Mater. :25,215~228.[13]259269.[17]Kline W A ,Devor R E, Lindberg R. The prediction of cutting force in end milling with application to cornering cuts [j]. International Journal of Machine Tool Design and Research,1982,22(1):722.[18]Kuang Hun ,Hwang Ren Ming ,A predicted milling force model for highspeed end milling operation[J].Int J Mach Tools Manufact,1997,37(7):969979.[19] Altintas Y ,Spence milling force algorithms for CAD systems [J]. CIRP A nnals,1991,40(1):3134.[20] Sutherland J W ,Devor R E. An improved method for cutting force and surface error prediction in flexible end milling systems [J]. Trans ASME J Eng Ind :269279.[21]Budak E ,Altintas Y, Modeling and avoidance of static form errors in peripheral milling of plates [J]. Int J Mach Tools Manufact Ind ,1995,35(3):459476.[22]巖部洋育。 F. Jiang摘要：Ti6Al4V合金在許多行業(yè)中是一種很有吸引力的材料，這是因為它具有獨特并且優(yōu)秀的強度質量比與耐腐蝕性的結合。這個工作的主要目的是分析高速立銑Ti6Al4V合金過程中的刀具磨損和切削力變化。關鍵詞：Ti6Al4V合金；刀具磨損；切削力變化；高速立銑術語： 徑向切削深度（mm） 軸向切削深度（mm） 每齒進給量（mm/tooth）， x,y和z方向的切削力（N）， 軸向，徑向和切向的切削力（N）L 一次操作的切削長度（mm） 當切削工件時，立銑軸線與工件的距離（mm） 當結束切削工件時，立銑軸線與工件的距離（mm）n 主軸轉速（r/min）r 立銑刀半徑（mm）t 一次切削操作的切削時間（s） 立銑回轉周期（ms） 一次回轉中刀齒與工件嚙合時間（ms） 切削速度（m/min）w 工件寬度（mm）希臘符號： 嚙合角（degree） 順時針測量的立銑刀相對于負y方向的瞬時角（degree） 刀具切入角（degree） 刀具切出角（degree） 引言在過去幾十年，鈦及鈦合金經(jīng)歷著廣闊的發(fā)展，這是因為它們具有獨特的性能，例如，在一定溫度下保持的高的強度質量比、高的抗斷裂性能和在低于500176。Ti6Al4V是(α+β)相鈦合金的一種，這種鈦合金通常應用于航天、生物醫(yī)學、汽車和石油行業(yè)[4]。結果是，刀具磨損的進展迅速[8]和降低刀具壽命和惡化加工質量。刀具磨損導致機床的振動和工件表面粗糙度與尺寸精度的變化，甚至引起刀具損壞和機床損壞，以及當?shù)毒邍乐啬p時機床的停機。在線刀具磨損檢測方法中，切削力的信號是自動化生產(chǎn)過程中最常用的作為刀具磨損預測的指標，因為切削力與刀具磨損增長有很強的正相關關系，并且切削力的測量是非常簡單和直觀的[11, 12]。然而，很少有關于高速干切削Ti6Al4V合金過程中切削力變化與刀具磨損關系的研究。如圖B1，在銑削過程中，刀具沿著工件進給方向旋轉，在一個回轉過程中，切屑厚度從最大值到零開始減小。當處于刀屑界面的局部切向力，徑向力和軸向力確定后，作用于立銑笛卡爾坐標系的三個分力，和可以用以下的變換表示： （1）這里 （2）順銑立銑操作的刀齒切入角，沿著負y方向，應該是 （3）刀齒以一個大概的切出角切出，并且切出點的切削厚度是零。根據(jù)圖1，一次回轉的嚙合角可表示如下： （9）聯(lián)立公式7和9，一次回轉中刀齒與工件的嚙合時間是： （10）對于有一個鑲件的立銑來說，；與此同時。實驗工作的工件材料被準備為mm的矩形塊。立銑刀裝備有兩個微顆粒直硬質合金刀片（H25等級）。式樣被安裝在如圖B3所示固定于機床工作臺的KISTLER測力計的頂部。一個測力計（Kistler 9257A型號）主要由用高預緊力安裝在地板與頂板之間的三個測力傳感器組成。根據(jù)方程6，每一個孔的切割長度大概是120mm。 結果與討論 刀具磨損銑削操作是一個典型的間歇切割過程，在這一過程中，切削刃的切削力和熱會隨著刀齒的切入與切出經(jīng)歷波動。所以，由于刀屑接觸區(qū)的高溫和高接觸應力使得切削鈦合金的刀具磨損非常劇烈。窄月牙洼寬度可能是由于切削鈦合金固有的較短的刀屑接觸長度和高的切削溫度集中在一個毗鄰切削刃的狹窄區(qū)域造成的。當擴散發(fā)生時，存在于刀具材料的不同元素的原子被引入到工件材料和流動切屑中。被高速流動的切屑拉出并去除的WC顆粒可能造成刀具硬度的減弱。另一方面，有可能的是鈦粘附在刀具上并且在刀屑接觸區(qū)沒有相對滑動的發(fā)生。因此，基于磨損機理的碳化鎢顆粒的磨損變得非常容易。鈷的擴散可能導致WC粒子被刀具前刀面上流動的切屑拉出并且?guī)ё?。因此，如圖B5所示在月牙洼處EDS顯微分析發(fā)現(xiàn)了微量的工件材料（鈦和鋁），此圖進一步表明工件內部成分擴散到了刀具材料，并且留在了刀具的前刀面上。高速立銑Ti6Al4V合金過程的這種磨損如圖B4a，b所示。更重要的是Ti6Al4V合金在高溫情況下與大多刀具材料有較高的化學反應性。切削刃處的刀具磨損被應用了x射線能量分布分析儀的掃描電子顯微鏡進行評價。三個同軸電纜與電荷放大器（Kistler 5007型號）連接，電荷放大器由力臺測力，然后輸出電壓信號，送入一個高分辨率高頻的A/D數(shù)據(jù)采集板（CRAS AZ802型號 ），并且信號被記錄在一個24KHZ的取樣頻率中。工件的進給方向是沿著如圖3所示的負x軸方向，并且工件在進給方向上的長度是100mm（工件的寬度也如此）。嵌件和刀具體的幾何組合形成的前角，軸向前角和徑向前角。在開始立銑實驗前，塊體要被面銑來去除任何表面缺陷。因此，由于切屑厚度變化引起的切削力周期性波動和刀齒的周期性切入切出是銑削過程中的一個基本特點。然后方程1可以修正如下： 當 （4）如圖B2所示，在順銑過程中，當銑刀的中心到工件邊緣垂直于進給方向的距離達到時，立銑刀開始切削，這個距離是： （5）當銑刀中心與工件其它邊緣垂直于進給方向的距離等于時停止銑削。因此，切屑厚度波動引起作用于刀齒和刀刃的出入切削力作周期性變化。最后，根據(jù)實驗結果分析和討論刀具磨損、切削力、切削力變化與刀具磨損增長之間的關系。由于計算機數(shù)控機床(CNC)和高性能計算機輔助設計/計算機輔助制造系統(tǒng)的廣泛應用，高速加工展示了相對于傳統(tǒng)加工技術的一些超級優(yōu)勢，例如，提高生產(chǎn)率，優(yōu)質的表面無毛刺邊緣，幾乎無壓力的組成部分等[2]。因此，在線監(jiān)測切削條件和刀具磨損是一項關鍵技術，它將實現(xiàn)高效率和自動化的加工過程。在切削過程中，在高溫和高接觸應力相互作用的刀屑界面，鈦合金切屑通過一個界面層與刀具的前刀面和后刀面[9, 10]保持著非常緊密的接觸。C[6]。因此，鈦及鈦合金廣泛應用于很多行業(yè)[2]。負y方向的切削力在三個分力中是最重要的，并且比其它兩個分力x和z方向表現(xiàn)的更顯著。眾所周知，刀具磨損與切削力有很大的關系，一個關于切削力變化和刀具磨損關系的健全知識管理對于鑒別和優(yōu)化自動化制造過程是至關重要的。 J. F. Li amp。, ,Process simulation using finite element methodprediction of cutting force, tool stresses and temperatures in high speed flat end milling. Manufact. 2000:40,713~738.[15]F. Gu,. Kapoor, An enhanced cutting force model for face milling with variable cutter feed motion and plex workpiece Manufacturing Science and :119,467~475.[11]武凱,何寧,蔣澄宇等,2003,3(1):68~72.[7]:18,82~84.[3]在和同班同學一起做畢業(yè)設計的過程中一起度過的快樂時光讓我終生難忘。導師儒雅大度、平易近人、虛懷若谷，在平淡中見高遠。 （3）諧響應分析：用諧響應分析模擬TC4薄壁圓筒在車銑時受到切削力激勵在不同頻率下的響應，得到了薄壁圓筒在切削時振動幅值隨激勵頻率的變化曲線，找到了薄壁圓筒的共振頻率。 結論 （1）靜力分析：從合位移云圖得知薄壁回轉體各部分變形情況知道靠近切削點處的變形越來越大，遠離切削點的變形越來越小。可以選擇100HZ。當forcing frequency range指定為0到20時 0到20HZ時振幅頻率曲線當forcing frequency range在20到200之間時 X方向振幅頻率曲線 Y方向振幅頻率曲線 Z方向振幅頻率曲線 74HZ對應的綜合位移云圖由上面四個圖可知，TC4薄壁回轉體在74HZ，131HZ,，分別作出三個頻率對應的綜合位移云圖。在這里我們對薄壁圓筒在切削點處（keypoint7）。，142HZ。在forcing frequency range中分別指定為0到20HZ和20HZ到200HZ兩組。幅值是載荷的最大值，相位角是時間的度量，它表示載荷是滯后還是超前參考值。網(wǎng)格劃分如圖所示：。但在分析中可以包含非對稱矩陣，如分析在流體結構相互作用的問題。諧響應分析使設計人員能預測結構的持續(xù)動力特性，從而使設計人員能夠驗證其設計能否成功的克服共振，疲勞及其他受迫振動引起的有害結果。其輸入為已知大小和頻率的諧波載荷（力，壓力和強迫位移）；或同一頻率的多種載荷，可以是相同或不相同的。分析了在厚度為3㎜處的固有頻率的變化規(guī)律，在第14階處變化小，特別是在第14階處變化最小。在工件切削時應該避開這些固有頻率，在無法避免時，在第14階處切削工件的變形小，特別是在14階的固有頻率處切削變形最小。 厚度與不同階固有頻率關系分析 利用Block Lanczons法解出不同厚度條件下前15階的固有頻率，如表： 表1 不同厚度條件下前15階的固有頻率 厚度階次1mm2mm3mm4mm123473．813567127．7689101112131415