顫振是金屬切削過程中刀具與工件之間產(chǎn)生的相對振動，涉及顫振機理、顫振監(jiān)測（預(yù)測）和顫振抑制等。超聲振動車削結(jié)合了常規(guī)車削工藝與超聲振動，可將超聲振動施加在刀具上，以實現(xiàn)更佳的切削性能和加工表面質(zhì)量。本書主要以再生型車削顫振機理為依據(jù)，針對TC4鈦合金和6061鋁合金，以刀具系統(tǒng)為振動系統(tǒng)并對其進行線性及非線性建模，運用穩(wěn)定性葉瓣圖方法，介紹再生型車削顫振機理，超聲振動車削系統(tǒng)設(shè)計及試驗平臺搭建，徑向、軸向超聲振動車削以及基于時滯影響的顫振監(jiān)測等。本書還涉及了超聲振動車削表面粗糙度預(yù)測及參數(shù)優(yōu)化等問題。
本書可供金屬切削加工領(lǐng)域的技術(shù)人員參考，也可作為相關(guān)領(lǐng)域科研人員和機械工程類專業(yè)研究生的參考書。
第1章 緒論 001
1.1 車削顫振及超聲振動車削 001
1.2 車削再生型顫振穩(wěn)定性預(yù)測 002
1.2.1 車削再生型顫振穩(wěn)定性預(yù)測方法 002
1.2.2 SLD顫振穩(wěn)定性極限預(yù)測 003
1.3 車削再生型顫振監(jiān)測 005
1.3.1 不同傳感器的顫振監(jiān)測方法 006
1.3.2 信號分析與特征提取 007
1.3.3 顫振分類識別方法 009
1.4 車削再生型顫振抑制研究 010
1.5 車削顫振抑制利器——超聲振動車削 012
1.5.1 超聲振動車削現(xiàn)狀 013
1.5.2 一維超聲直線振動車削 016
1.5.3 多維超聲振動車削 017
1.5.4 超聲振動車削與表面粗糙度預(yù)測 019
1.5.5 超聲振動車削與參數(shù)優(yōu)化 021
第2章 再生型車削顫振機理 023
2.1 車削中的振動 023
2.1.1 車削加工過程中振動的分類 023
2.1.2 切削顫振的分類 024
2.2 車削再生型顫振模型分析 026
2.2.1 單自由度線性再生型顫振模型 026
2.2.2 單自由度非線性再生型顫振模型 029
2.2.3 線性分析與非線性分析的不同 031
2.2.4 SLD法穩(wěn)定性葉瓣圖 032
第3章 超聲振動車削系統(tǒng)設(shè)計 035
3.1 超聲振動車削分類 035
3.2 超聲振動車削系統(tǒng) 037
3.2.1 超聲振動車削系統(tǒng)的組成 037
3.2.2 超聲振動系統(tǒng)設(shè)計 038
3.3 超聲車刀刀桿設(shè)計 041
3.3.1 振動車刀刀桿數(shù)學(xué)建模 041
3.3.2 振動刀桿仿真分析 042
3.4 徑向超聲振動車削裝置安裝設(shè)計 046
第4章 徑向超聲振動車削TC4鈦合金 048
4.1 徑向超聲振動車削機理 048
4.2 徑向車削TC4鈦合金顫振穩(wěn)定性極限影響因素分析 050
4.2.1 徑向車削TC4鈦合金顫振穩(wěn)定性極限影響因素正交試驗 050
4.2.2 試驗結(jié)果分析 052
4.3 主振系統(tǒng)動力學(xué)參數(shù)的識別 055
4.3.1 主振系統(tǒng)刀桿阻尼比識別 055
4.3.2 刀桿固有頻率及靜剛度系數(shù)識別 057
4.4 車削TC4鈦合金顫振穩(wěn)定性葉瓣圖 058
4.5 車削TC4鈦合金穩(wěn)定性試驗 059
4.5.1 時域分析 059
4.5.2 工件表面粗糙度分析 060
4.6 徑向振動車削TC4鈦合金有限元仿真 063
4.6.1 TC4鈦合金外圓車削有限元建模 063
4.6.2 仿真方案設(shè)計 066
4.6.3 仿真結(jié)果分析 067
4.7 徑向超聲振動車削對比試驗 076
4.7.1 試驗方法 076
4.7.2 常規(guī)- 徑向振動車削TC4鈦合金正交試驗 076
4.7.3 正交試驗結(jié)果分析 079
第5章 軸向超聲振動車削6061鋁合金 092
5.1 軸向超聲振動車削機理 092
5.1.1 軸向超聲振動車削加工軌跡模型 092
5.1.2 軸向超聲振動理論表面殘余高度模型 098
5.2 軸向超聲振動車刀刀桿設(shè)計 099
5.2.1 軸向超聲振動車刀刀桿數(shù)學(xué)建模 099
5.2.2 振動刀桿模態(tài)分析 100
5.2.3 振動刀桿諧響應(yīng)分析 102
5.2.4 軸向超聲振動系統(tǒng)的組成 105
5.3 鋁合金軸向超聲振動車削有限元仿真 106
5.3.1 車削6061鋁合金有限元模型 107
5.3.2 仿真參數(shù)設(shè)置 108
5.3.3 仿真結(jié)果分析 109
5.3.4 軸向超聲振動車削性能仿真分析 120
5.4 鋁合金軸向超聲振動車削試驗 126
5.4.1 試驗平臺的搭建 127
5.4.2 試驗方案 129
5.4.3 試驗結(jié)果分析 131
5.5 鋁合金軸向超聲振動車削表面粗糙度預(yù)測及切削參數(shù)優(yōu)化 139
5.5.1 表面粗糙度預(yù)測方法 139
5.5.2 基于多元回歸法的表面粗糙度預(yù)測模型 140
5.5.3 基于指數(shù)函數(shù)法的表面粗糙度預(yù)測模型 141
5.5.4 軸向超聲振動車削表面粗糙度預(yù)測模型驗證 143
5.5.5 分離型與不分離型軸向超聲振動切削參數(shù)優(yōu)化 146
第6章 基于時滯影響的再生型顫振監(jiān)測及超聲振動車削抑制 150
6.1 基于時滯影響的穩(wěn)定性預(yù)測研究 150
6.1.1 再生型切削顫振系統(tǒng)建模 150
6.1.2 穩(wěn)定性葉瓣圖 152
6.1.3 再生型切削顫振系統(tǒng)時滯性微分方程 157
6.1.4 時滯對切削顫振的影響仿真及結(jié)果 158
6.1.5 時滯對切削顫振的影響試驗設(shè)計及結(jié)果分析 162
6.2 TC4鈦合金車削顫振監(jiān)測 165
6.2.1 支持向量機最優(yōu)分類超平面算法 166
6.2.2 特征向量提取方法——小波包變換 167
6.2.3 訓(xùn)練顫振監(jiān)測分類器 168
6.2.4 顫振監(jiān)測分類器試驗驗證 174
6.3 TC4鈦合金車削顫振抑制 177
6.3.1 鈦合金車削有限元建模 177
6.3.2 超聲振動切削仿真結(jié)果及其分析 181
6.3.3 超聲振動車削試驗設(shè)計及結(jié)果分析 186
6.4 TC4鈦合金車削顫振監(jiān)測與抑制系統(tǒng)構(gòu)建 191
6.4.1 車削顫振監(jiān)測及抑制試驗設(shè)計 191
6.4.2 外圓切削顫振穩(wěn)定性極限預(yù)測系統(tǒng) 193
6.4.3 切削顫振監(jiān)測系統(tǒng) 195
6.4.4 變時滯切削試驗設(shè)計 198
附錄 204
參考文獻 208
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