An efficient approach for milling dynamics modeling and analysis with varying time delay and cutter runout effect
An efficient approach for milling dynamics modeling and analysis with varying time delay and cutter runout effect
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具有不同时间延迟和刀具跳动效应的铣削动力学建模和分析的有效方法
DOI：
10.1007/s00170-016-8671-8
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发表时间：
2016-04
影响因子：
3.4
通讯作者：
Zhao WanHua
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang Xing;Zhang Jun;Pang Bo;Wu DiaoDiao;Zheng XiaoWei;Zhao WanHua
提出了一种在变时滞和刀具跳动影响下的铣削稳定性和定位误差预测的有效方法。首先，基于轮齿运动，建立了考虑刀具跳动的刀/工件啮合变时滞模型，建立了任意进给方向下的铣削动力学模型，并利用Cotes数值积分公式推导了一个刀具旋转周期内的状态转移矩阵。利用Floquet理论分析了动力学系统的铣削稳定性。根据不动点理论，给出了动力系统的位移响应和系统线性方程组的求解方法。随后，进行了一系列的数值计算和实验研究。数值验证表明，该方法比已有的其他方法具有更快的收敛速度和更高的计算效率。同时，稳定性和系统稳定性预测与实验结果吻合较好，且在考虑刀具跳动和变时滞的情况下，对稳定性预测具有较高的精度。最后，数值研究表明，铣削稳定性和系统稳定性很大程度上取决于实际的铣削条件，包括铣削参数、刀具跳动、刀具几何参数和非对称结构动力学参数，这有助于铣削过程的优化。
An efficient approach for milling stability and surface location error (SLE) prediction with varying time delay and cutter runout effect is presented in this paper. Firstly, based on the tooth trochoid motion, the paper proposes a varying time delay model during cutter/workpiece engagement with taking cutter runout into account, establishes a milling dynamic model under arbitrary feed direction, and then derives the state transition matrix in one cutter rotation period by using the Cotes numerical integration formula. The milling stability of the dynamics system are obtained by using Floquet theory. According to the fixed point theory, the displacement response of the dynamic system and the method for solving the SLE are both developed. Later, a series of numerical and experimental works are conducted. The numerical verification shows that the proposed method can achieve a faster convergence rate and higher calculation efficiency than other previous methods. Meanwhile, the prediction of stability and SLE are in good agreement with the experimental results, and have a high accuracy for stability prediction when cutter runout and varying time delay considered. In the end, the numerical studies show that the milling stability and SLE strongly depends on the actual milling conditions, including milling parameters, cutter runout, cutter geometric parameters, and asymmetric structural dynamic parameters, which are helpful for milling process optimization.
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DOI：
10.1016/j.ijmachtools.2010.01.003
发表时间：
2010-05-01
影响因子：
14
作者：
Ding, Ye;Zhu, LiMin;Ding, Han
通讯作者：
Ding, Han
DOI：
--
发表时间：
1999
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
J. Tlustý
通讯作者：
J. Tlustý
DOI：
10.1016/j.ijmachtools.2006.09.030
发表时间：
2007-07
影响因子：
14
作者：
T. Surmann;D. Enk
通讯作者：
T. Surmann;D. Enk
影响因子：
4.1
作者：
T. Surmann;D. Biermann
通讯作者：
T. Surmann;D. Biermann
一种改进的数值积分方法，用于预测变化时滞的铣削稳定性
DOI：
10.1007/s00170-013-4813-4
发表时间：
2013-10-01
影响因子：
3.4
作者：
Liang, Xin-Guang;Yao, Zhen-Qiang;Hu, Jun
通讯作者：
Hu, Jun