顫振是金屬切削過程中刀具與工件之間產生的相對振動，涉及顫振機理、顫振監測（預測）和顫振抑制等。超聲振動車削結合了常規車削工藝與超聲振動，可將超聲振動施加在刀具上，以實現更佳的切削性能和加工表面質量。本書主要以再生型車削顫振機理為依據，針對TC4鈦合金和6061鋁合金，以刀具系統為振動系統并對其進行線性及非線性建模，運用穩定性葉瓣圖方法，介紹再生型車削顫振機理，超聲振動車削系統設計及試驗平臺搭建，徑向、軸向超聲振動車削以及基于時滯影響的顫振監測等。本書還涉及了超聲振動車削表面粗糙度預測及參數優化等問題。
本書可供金屬切削加工領域的技術人員參考，也可作為相關領域科研人員和機械工程類專業研究生的參考書。
第1章 緒論 001
1.1 車削顫振及超聲振動車削 001
1.2 車削再生型顫振穩定性預測 002
1.2.1 車削再生型顫振穩定性預測方法 002
1.2.2 SLD顫振穩定性極限預測 003
1.3 車削再生型顫振監測 005
1.3.1 不同傳感器的顫振監測方法 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測 019
1.5.5 超聲振動車削與參數優化 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法穩定性葉瓣圖 032
第3章 超聲振動車削系統設計 035
3.1 超聲振動車削分類 035
3.2 超聲振動車削系統 037
3.2.1 超聲振動車削系統的組成 037
3.2.2 超聲振動系統設計 038
3.3 超聲車刀刀桿設計 041
3.3.1 振動車刀刀桿數學建模 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鈦合金顫振穩定性極限影響因素正交試驗 050
4.2.2 試驗結果分析 052
4.3 主振系統動力學參數的識別 055
4.3.1 主振系統刀桿阻尼比識別 055
4.3.2 刀桿固有頻率及靜剛度系數識別 057
4.4 車削TC4鈦合金顫振穩定性葉瓣圖 058
4.5 車削TC4鈦合金穩定性試驗 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 仿真方案設計 066
4.6.3 仿真結果分析 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- 徑向振動車削TC4鈦合金正交試驗 076
4.7.3 正交試驗結果分析 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計 099
5.2.1 軸向超聲振動車刀刀桿數學建模 099
5.2.2 振動刀桿模態分析 100
5.2.3 振動刀桿諧響應分析 102
5.2.4 軸向超聲振動系統的組成 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 仿真參數設置 108
5.3.3 仿真結果分析 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 試驗結果分析 131
5.5 鋁合金軸向超聲振動車削表面粗糙度預測及切削參數優化 139
5.5.1 表面粗糙度預測方法 139
5.5.2 基于多元回歸法的表面粗糙度預測模型 140
5.5.3 基于指數函數法的表面粗糙度預測模型 141
5.5.4 軸向超聲振動車削表面粗糙度預測模型驗證 143
5.5.5 分離型與不分離型軸向超聲振動切削參數優化 146
第6章 基于時滯影響的再生型顫振監測及超聲振動車削抑制 150
6.1 基于時滯影響的穩定性預測研究 150
6.1.1 再生型切削顫振系統建模 150
6.1.2 穩定性葉瓣圖 152
6.1.3 再生型切削顫振系統時滯性微分方程 157
6.1.4 時滯對切削顫振的影響仿真及結果 158
6.1.5 時滯對切削顫振的影響試驗設計及結果分析 162
6.2 TC4鈦合金車削顫振監測 165
6.2.1 支持向量機最優分類超平面算法 166
6.2.2 特征向量提取方法——小波包變換 167
6.2.3 訓練顫振監測分類器 168
6.2.4 顫振監測分類器試驗驗證 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果及其分析 181
6.3.3 超聲振動車削試驗設計及結果分析 186
6.4 TC4鈦合金車削顫振監測與抑制系統構建 191
6.4.1 車削顫振監測及抑制試驗設計 191
6.4.2 外圓切削顫振穩定性極限預測系統 193
6.4.3 切削顫振監測系統 195
6.4.4 變時滯切削試驗設計 198
附錄 204
參考文獻 208
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