制造自動(dòng)化：金屬切削力學(xué)、機(jī)床振動(dòng)和CNC設(shè)計(jì)

第1章 導(dǎo)言 001

第2章 金屬切削力學(xué) 003
2.1 導(dǎo)言 003
2.2 直角切削力學(xué) 003
2.3 切削力的機(jī)械模型 011
2.4 剪切角的理論預(yù)測(cè) 014
2.5 斜角切削的力學(xué)分析 014
2.5.1 斜角切削的幾何關(guān)系 015
2.5.2 斜角切削參數(shù)的求解 016
2.5.3 切削力的預(yù)測(cè) 019
2.6 車削加工的力學(xué)分析 020
2.7 銑削加工的力學(xué)分析 027
2.8 立銑切削力解析建模 034
2.9 鉆削加工的力學(xué)分析 038
2.10 刀具的磨損和破損 042
2.10.1 刀具磨損 044
2.10.2 刀具破損 048
2.11 思考問題 049

第3章 機(jī)床結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué) 052
3.1 導(dǎo)言 052
3.2 機(jī)床結(jié)構(gòu) 052
3.3 加工中的尺寸和形狀誤差 053
3.3.1 外圓車削中的形狀誤差 054
3.3.2 鏜刀桿 055
3.3.3 立銑加工中的形狀誤差 055
3.4 加工過程中的結(jié)構(gòu)振動(dòng) 059
3.4.1 自由振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí) 059
3.4.2 有向頻率響應(yīng)函數(shù) 065
3.4.3 設(shè)計(jì)和測(cè)量坐標(biāo)系 065
3.4.4 多自由度系統(tǒng)的解析模態(tài)分析 067
3.4.5 刀具和工件之間的相對(duì)頻率響應(yīng) 071
3.5 機(jī)床結(jié)構(gòu)的模態(tài)實(shí)驗(yàn)072
3.5.1 頻率響應(yīng)實(shí)驗(yàn)理論 073
3.5.2 模態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn)步驟 076
3.6 多自由度系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析077
3.7 模態(tài)參數(shù)識(shí)別086
3.8 立銑刀與主軸刀柄的連接裝置090
3.9 思考問題095

第4章 機(jī)床振動(dòng)學(xué)098
4.1 導(dǎo)言098
4.2 直角切削中的再生顫振穩(wěn)定性分析098
4.2.1 直角切削的穩(wěn)定性分析 098
4.2.2 直角切削中穩(wěn)定性葉瓣圖的無(wú)量綱分析 103
4.2.3 考慮過程阻尼的直角切削顫振穩(wěn)定性分析 106
4.3 車削加工顫振穩(wěn)定性分析109
4.4 考慮過程阻尼的車削加工顫振穩(wěn)定性分析111
4.4.1 金屬切削力 112
4.4.2 考慮后刀面磨損的過程阻尼增益113
4.4.3 穩(wěn)定性分析115
4.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證115
4.6 銑削加工中顫振的解析預(yù)測(cè)117
4.6.1 動(dòng)態(tài)銑削模型117
4.6.2 銑削顫動(dòng)穩(wěn)定性分析零階方法 120
4.6.3 銑削顫動(dòng)穩(wěn)定性分析多頻方法 128
4.7 鉆削加工中顫振穩(wěn)定性分析135
4.8 鉆削加工穩(wěn)定性頻域分析138
4.9 顫振穩(wěn)定性離散時(shí)域分析140
4.9.1 直角車削 140
4.9.2 銑削穩(wěn)定性的離散時(shí)域分析 143
4.10 思考問題147

第5章 制造自動(dòng)化技術(shù) 150
5.1 導(dǎo)言150
5.2 計(jì)算機(jī)數(shù)控單元150
5.2.1 CNC 單元的體系結(jié)構(gòu) 150
5.2.2 CNC 的執(zhí)行151
5.2.3 CNC 機(jī)床軸的命名規(guī)則 152
5.2.4 NC 零件程序的結(jié)構(gòu) 153
5.2.5 主要準(zhǔn)備功能 155
5.3 計(jì)算機(jī)輔助NC 編程 158
5.3.1 解析幾何基礎(chǔ) 158
5.3.2 APT 零件編程語(yǔ)言161
5.4 CNC 系統(tǒng)中速度指令的生成 166
5.4.1 等步長(zhǎng)插值 166
5.4.2 恒定插補(bǔ)周期有限加速度的速度圖生成 169
5.4.3 有限加加速度的速度圖生成 172
5.5 實(shí)時(shí)插補(bǔ)方法 180
5.5.1 直線插補(bǔ)算法 180
5.5.2 圓弧插補(bǔ)的算法 184
5.5.3 CNC 系統(tǒng)內(nèi)的五次樣條插補(bǔ) 188
5.6 思考問題 195

第6章 CNC 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析 198
6.1 導(dǎo)言 198
6.2 機(jī)床驅(qū)動(dòng) 199
6.2.1 機(jī)械零部件及驅(qū)動(dòng)力矩 200
6.2.2 反饋裝置 203
6.2.3 電氣驅(qū)動(dòng) 204
6.2.4 永磁電樞控制的直流電機(jī) 204
6.2.5 位置控制環(huán) 208
6.3 位置環(huán)的傳遞函數(shù) 209
6.4 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型 212
6.5 滑模控制器 223
6.6 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)阻尼 226
6.7 電液CNC 折彎?rùn)C(jī)的設(shè)計(jì) 233
6.7.1 折彎?rùn)C(jī)的液壓系統(tǒng) 234
6.7.2 液壓執(zhí)行器模塊的動(dòng)態(tài)模型 235
6.7.3 基于計(jì)算機(jī)控制的電液驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)性能辨識(shí) 237
6.7.4 數(shù)字位置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 239
6.8 思考問題 242

第7章 傳感器輔助加工 248
7.1 導(dǎo)言 248
7.2 智能加工模塊 248
7.2.1 硬件體系結(jié)構(gòu) 249
7.2.2 軟件體系結(jié)構(gòu) 249
7.2.3 智能加工的應(yīng)用 250
7.3 銑削加工中峰值切削力的自適應(yīng)控制 251
7.3.1 導(dǎo)言 251
7.3.2 銑削加工系統(tǒng)的離散傳遞函數(shù) 252
7.3.3 極點(diǎn)-配置控制算法 254
7.3.4 銑削過程通用預(yù)測(cè)自適應(yīng)控制 258
7.3.5 刀具破損的在線檢測(cè) 261
7.3.6 顫振檢測(cè)與抑制 263
7.4 實(shí)例——用IMM 系統(tǒng)進(jìn)行型腔的智能化加工263
7.5 思考問題266

附錄A 拉普拉斯變換和z 變換 269
A.1 導(dǎo)言269
A.2 基本定義270
A.3 部分分式展開法274
A.4 用部分分式展開法進(jìn)行拉氏逆變換和z 逆變換276

附錄B 利用最小二乘法進(jìn)行離線和在線參數(shù)估計(jì) 279
B.1 離線最小二乘法估計(jì)279
B.2 遞歸參數(shù)估計(jì)算法280

參考文獻(xiàn)282