微厚度薄板微细铣削振动响应研究

【作者】 杜宜聪； 宋清华； 刘战强； 冀寒松；

【机构】 山东大学机械工程学院教育部高效清洁机械制造重点实验室；

【摘要】 由于微厚度薄板的厚度尺寸较小,材料的内部结构将会影响微厚度薄板的力学性能,表现出明显的尺寸效应。在微厚度薄板的铣削过程中,由于微厚度薄板刚度较低,在微铣削过程中会产生剧烈的振动,影响加工表面的质量。因此,微厚度薄板微细铣削振动响应研究具有重要意义。本文利用应变梯度弹性理论对考虑尺寸效应的微厚度薄板的振动响应进行研究,通过引入三个材料特征尺寸参数来表征微厚度薄板的尺寸效应。忽略剪切效应对微厚度薄板力学性能的影响,本文根据基尔霍夫板模型和哈密顿原理,推导出悬臂微厚度薄板的振动微分方程及边界条件。根据有限元方法,建立了考虑尺寸效应的微厚度薄板的动力学有限元模型。考虑微铣削加工过程的尺寸效应和刀具跳动的影响,本文建立了微铣削力模型。通过求解微铣削力作用下微厚度薄板的振动响应,本文研究了尺寸效应对微厚度薄板力学性能的影响。研究结果表明,当微厚度薄板的厚度小于材料的特征尺寸后,微厚度薄板会出现明显的尺寸效应,刚度增加,微铣削力作用下的振动幅值减小。通过微厚度薄板的微铣削实验,验证了本文提出的方法的准确性。本文的研究为微厚度薄板微铣削振动控制提供了理论基础。更多还原