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磁悬浮铣削电主轴时变质量系统动力学模型与切削稳定性分析

作者:席家乐,康辉民,刘厚才,等. 日期:2024-10-30/span> 浏览:254 查看PDF文档

磁悬浮铣削电主轴时变质量系统动力学模型与切削稳定性分析*
席家乐1,康辉民1*,刘厚才1,刘思源2,段良辉3,沈相君1,何瑞荣1

(1.湖南科技大学 机电工程学院,湖南 湘潭 411201;2.湖南科技大学 数学与计算科学学院,
湖南 湘潭 411201;3.江南工业集团有限公司 数控加工分厂,湖南 湘潭 411207)


摘要:磁悬浮电主轴铣削加工时,由时变切屑质量高速旋转产生的时变不平衡离心力,会导致加工表面形成再生颤振。针对这一问题,采用构建稳定性叶瓣图的方法,对铣削系统进行了稳定性预测。首先,分析并建立了动态铣削力、时变不平衡离心力以及主动磁轴承电磁力的数学模型,构建了磁悬浮电主轴铣削加工系统动力学模型;然后,采用全离散化方法得到了铣削加工系统的稳定性叶瓣图;最后,利用MATLAB数值计算平台对系统的切削稳定性进行了分析,得到了时变质量特性以及磁悬浮轴承电磁力对系统切削稳定性的影响规律。研究结果表明:在叶瓣1、叶瓣2、叶瓣3、叶瓣4处,时变系统的极限轴向切深对比定常系统分别下降了0.005mm、0.010mm、0.022mm、0.033mm,证明时变不平衡离心力会导致系统的切削稳定性降低,并且主轴转速越高,其影响越大;磁轴承力位移刚度分别为kq=-2×105N/m、kq=-2×106N/m、kq=-2×107N/m时,系统的极限轴向切深分别为0.37mm、0.55mm、1.45mm,证明通过增大磁轴承的力位移刚度可使系统的切削稳定性得到增强。

关键词:磁悬浮轴承;稳定性叶瓣图;动态铣削力;时变不平衡离心力;主动磁轴承电磁力;数学模型

中图分类号:TH113;TG659文献标识码:A文章编号:1001-4551(2024)10-1816-08

本文引用格式:

席家乐,康辉民,刘厚才,等.磁悬浮铣削电主轴时变质量系统动力学模型与切削稳定性分析[J].机电工程,2024,41(10):1816-1823.

XI Jiale, KANG Huimin, LIU Houcai, et al. Dynamic model and cutting stability analysis of time-varying mass system for magnetic levitation milling electric spindle[J].Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2024,41(10):1816-1823.




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