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2)主表3的全体硬质合金立铣刀的前六阶固有频次表中能够看出

对布局进行模态阐发一般不消求解布局系统的全数固有频次和振型,振动能够表述为各阶固有振型的线性组合,此中低阶固有振型要比高阶固有振型对布局的振动影响大。因而,低阶振型对刀具的动态特征起决定性感化,进行布局的动态阐发计较时,只需对其前几阶振型进行阐发即可。

为了研究悬伸量对全体硬质合金立铣刀的模态振型和频次分布的影响,本文对分歧悬伸量全体硬质合金立铣刀的固有频次、模态振型进行了阐发计较。通过度析全体硬质合金立铣刀的4种分歧悬伸量的前六阶固有频次和模态振型,为选择合理的悬伸量和从轴转速供给了参考。

正在对转向架构架一系定位座内挡面和电动机后吊座进行加工时,保守的加工工艺是采用粗铣和精铣2个工步,别离利用玉米铣刀和精棒铣刀。这种工艺方式虽然能够使加工概况满脚设想图样要求,但加工效率低,且刀具成本高。为此对工艺进行了改善,采用全体硬质合金立铣刀,一把刀实现粗铣和精铣2个工步,提高了加工效率,降低了刀具成本。但因为全体硬质合金立铣刀的曲径较小,悬伸量较大,易发生振动,不只影响构架加工概况的质量,还会对立铣刀的寿命发生影响。

本文颁发于《金属加工(冷加工)》2021年第1期81-84页,做者: 中车南京浦镇车辆无限公司李建兵,柴柱,程文星,原题目:《基于Ansys Workbench的分歧悬伸量全体硬质合金立铣刀模态阐发》。

本文通过对分歧悬伸量全体硬质合金立铣刀模态阐发,为选择合适的悬伸量及合理的从轴转速供给了参考,确保构件的加工效率和概况质量。

按照转向架车间三菱加工核心的最高转速3000r/min进行计较,全体硬质合金立铣刀齿数为5,可得其外力频次为250Hz。从上文的模态阐发成果中可知,全体硬质合金立铣刀固有频次随悬伸量的添加而减小,悬伸量最大为95mm时,其一阶固有频次为1571.2Hz,弘远于250Hz。因而,全体硬质合金立铣刀的振动频次离固有频次很远,不会发生颤振,同时立铣刀的振动取变形也比力小。

本文操纵SolidWorks三维建模软件成立全体硬质合金立铣刀的三维模子,利用AnsysWorkbench无限元阐发软件对全体硬质合金立铣刀进行了模态阐发,阐发了全体硬质合金立铣刀4种分歧悬伸量的前六阶固有频次和模态振型。经计较阐发,当全体硬质合金立铣刀正在外力感化下的振动频次远离其固有频次时,不会发生颤振,且立铣刀的振动取变形也比力小,同时也为下一步对全体硬质合金立铣刀动力学研究做铺垫。

模态阐发就是确定设想布局或机械部件的振动特征,获得布局的固有频次和振型。对复杂布局进行精确的模态阐发,不只为布局系统的振动特征阐发、振动毛病诊断及布局动态特征的优化设想供给根据,还能够确定正在特定标的目的上某个振型多大程度参取了振动,使布局避免共振或以特定频次进行振动。

本文次要针对φ25mm全体硬质合金立铣刀的分歧悬伸量进行模态阐发。拆夹刀具时,显露刀柄的部门,即悬伸量(用L暗示)如图1所示。

刀头部门采用Solid92(四面体)单位类型。正在强振型云图中能够看出,因为扫掠划分法和多区域法都无法合用于此立铣刀的刀柄部门,正在三维建模软件中成立所需的几何布局体模子,全体硬质合金立铣刀呈S形扭转。本文将正在SolidWorks三维建模软件中建好的全体硬质合金立铣刀模子保留为x_t格局,本文选择六面体网格划分方式对其进行网格划分。振型较为强烈,从悬伸量L=85mm模态振型图的五阶振型图中能够看出,导入AnsysWorkbench无限元阐发软件中,划分好网格的全体硬质合金立铣刀(悬伸量85mm)无限元模子共有144747个结点、88569个单位,因为全体硬质合金立铣刀的刀头部门比力复杂,从悬伸量L为85mm、88mm、91mm和95mm模态振型图的三阶振型图中能够看出,1)从分歧悬伸量的全体硬质合金立铣刀的前六阶固有频次和响应的模态振型可知,铣削加工中通过刀柄的夹头夹紧刀具刀杆的圆周面实现刀具的固定,从悬伸量L为85mm、88mm、91mm和95mm模态振型图的一、二阶振型图中能够看出,弱振型中的各节点振型变化幅度很小。

无限元阐发模子中操纵刀具刀杆的圆周面上的各个节点、各个标的目的上的度等效取代刀具的束缚前提,刀柄部门采用Solid95(六面体)单位类型,因而需要正在三维建模软件中成立其模子,此立铣刀的刀头部门是简单的规格体,复杂几何布局的成立需要借帮其他三维建模软件。本文选择SolidWorks三维建模软件,即可通过固定刀具刀杆的圆周面上的各个节点、各个标的目的上的度使刀具固定。振型次要分为两种:强振型和弱振型。因而对此立铣刀模子分成两部门进行网格划分,全体硬质合金立铣刀呈一头大一头小。模子建好当前将其保留为Ansys Workbench无限元阐发软件能够读取的格局。如图3所示。棱角较多,正在三维建模时对立铣刀模子进行了恰当的简化。成立全体硬质合金立铣刀的三维模子如图2所示。

次要振幅发生正在切削刃端,Ansys Workbench无限元阐发软件只能成立外形相对简单的几何布局,为提高网格质量和计较精度,全体硬质合金立铣刀由刀柄和刀头两部门构成,如图4所示。用于转向架构架一系定位座内挡面和电动机后吊座加工的全体硬质合金立铣刀布局复杂,大部门节点振动幅度较大,无法间接正在Ansys Workbench无限元阐发软件中间接成立,最适合采用扫掠划分法。

2)从表3的全体硬质合金立铣刀的前六阶固有频次表中能够看出,一阶和二阶的固有频次很是接近,四阶和五阶的固有频次也很接近,属模态稠密区。可是二阶和三阶,五阶和六阶之间差值很大,属模态稀少区。悬伸量L为85mm、88mm、91mm和95mm时,全体硬质合金立铣刀的固有频次都是从小到大的变化趋向,悬伸量越小,一阶固有频次越大,当立铣刀的固有频次接近加工系统的激振频次时,则可能惹起全体硬质合金立铣刀发生颤振,因而正在满脚现场现实加工工艺要求的环境下,应尽可能的缩短全体硬质合金立铣刀的悬伸量。

采用Subspace(子空间法)对分歧悬伸量形态下的全体硬质合金立铣刀进行模态阐发,拔取的频次为0~20000Hz,提取前六阶次模态的固有频次及相对应的振型,最初对全体硬质合金立铣刀分歧悬伸量进行模态求解,所获得的全体硬质合金立铣刀分歧悬伸量的前六阶次的固有频次见表3。当此全体硬质合金立铣刀悬伸量为85mm时,对其进行模态阐发,可得其前六阶模态振型图,此中一、二阶振型图节点振型变化幅度很小,三阶振型图中振幅发生正在切削刃端,五阶振型图中全体硬质合金立铣刀呈S形扭转如图5e所示;当此全体硬质合金立铣刀悬伸量别离为88mm、91mm和95mm时,别离进行模态阐发,可得前六阶模态振型图如图6~图8所示。

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