薄壁圆筒件被广泛应用于航空航天等领域,但因刚性差、弹塑性高,在加工过程中极容易产生振动,不仅严重影响薄壁圆筒件的表面质量与尺寸精度,也会对机床精度和刀具寿命造成影响。因此,研究薄壁圆筒件切削振动机理并提出有效抑制切削振动的措施具有十分重要的理论和工程意义。本文研究的薄壁圆筒件加工剩余壁厚仅为1 mm,加工难度明显大于普通薄板和薄壁曲面件。针对薄壁圆筒件的加工难题,提出随动支撑镜像切削加工方法。镜像切削中,内圆镗刀与外圆车刀的径向切削力可以部分抵消,以达到抑制振动的目的。随动支撑可以跟随切削进程同步移动,实时提供支撑力。同时,支撑面积覆盖整个薄壁圆筒件的外表面,保证整个加工表面达到相对均匀的表面质量和尺寸精度。本文取得研究成果如下:1.应用Kirchhoff-Love薄壳理论和Euler-Bernoulli梁理论分别对薄壁圆筒件和镗杆进行动力学分析与建模。考虑切削深度的动态变化,建立薄壁圆筒件镜像切削动力学模型。基于模态叠加法进行薄壁圆筒件镜像切削振动的动态仿真,并通过与实验信号对比,验证动力学模型的准确性。2.建立薄壁圆筒件随动支撑镜像切削动力学模型,采用等高线图分析随动支撑的支撑位置和支撑参数对其振动抑制效果的影响。选取合适的参数并基于模态叠加法进行薄壁圆筒件随动支撑镜像切削振动的动态仿真,通过实验证明动力学模型的准确性。最后,通过对比有无随动支撑条件下,薄壁圆筒件切削振动的变化,验证随动支撑的实际效果。3.建立随动支撑参数优化模型并确定优化目标。通过DOE实验,分析支撑参数对优化目标的影响程度。应用Isight中集成的MIGA联合Matlab进行随动支撑参数的多目标优化。通过单位脉冲函数、单位阶跃函数和模拟切削力三种方式,证明最佳参数优越性。4.设计一种半主动控制随动支撑头,应用Ansys Electronics对随动支撑头的磁路进行电磁仿真,通过磁力线分布图、磁感应强度图的综合对比,确定符合磁路要求的最终结构参数。