金属切削过程中自激振动的实验分析
机床切削时的振动分析
#" 防止和减小振动的措施
由于振动产生的原因是多方面的，要依据具体情况 分析，判断振动产生的原因和性质，采取有效措施，避 免和减少振动的产生。 （ $ ） 工件要正确装夹! 工件夹紧时，夹紧点要选在 工件刚性好，且变形小的部位。以减小接触变形，并且 距工件承受切削力的位置越近越好。如果是车床，注意 降低高速旋转时因工件偏心而引起的振动。如果是镗、 铣、刨及钻床等，则注意增大工件和工作台的接触面 积，提高稳定性。 （ % ） 合理选择刀具的材料 ! 如钨钴类 ()* 和钨钛 钴类 (+" ，抗振性强，分别适用于铸铁、有色金属和钢 件的粗加工；而 ()& 和 (+$" 则适用于精加工。制造刀
杆时，要选择合适的材料，调质处理，以增加刀杆自身 的刚性。在保证顺畅排屑的情况下，尽量选择直径 较 大、长度适宜的刀杆。 （ & ） 合理选择刀杆的几何角度! 在金属切削中，对 产生振动影响最大的刀具角度是主偏角和前角。减少主 偏角，会使切削截面宽度增加，厚度减小，径向切削力 增大，振动也随之增大；减小前角，或采用负前角，切 屑会增大，切屑与刀具前面的摩擦力使切削加工硬化提 高，振动增强；刀尖圆弧半径的变化，对切削振动的影 响也比较明显，由于刀尖圆弧的增大，刀具切削的 阻 力、径向力及加工表面的摩擦力和挤压力也随之增大， 振动也增大。 所以，选择刀具的几何角度时，一般注意以下几个 方面：!工件系统刚性较弱时，应采用较大的主偏角， 在 ,"- . /0- 时，可有效减小径向切削分力。 " 适当增大 前角，使切削刃光滑锐利，有较低的表面粗糙度值，减 小切屑和刀具前面的摩擦力，可同时抑制和排除切屑瘤 产生，降低径向切削分力。 # 尽量不采用负前角，尽量 选用较小的刀尖圆弧半径。 （ ’ ） 合理选用切削用量 ! 在车削中，切削速度 ) 1 "0 . #02 3 245 时，稳 定 性 最 低，最 容 易 产 振幅越小；背吃刀量越小，振幅越小。在工件表面粗糙 度值允许的前提下，应选择较大的进给量和较小的背吃 刀量。 （ " ） 提高机床自身的抗振性 ! 可以从改善机床刚 性，提高机床零件加工和装配质量方面合理保养机床。 机床各移动部件之间和各轴承安装的间隙应按照规定的 技术要求来调整，使其处于最佳工作状态。应锁紧的零 件必须锁紧可靠无松动，保持工作面平整、光滑，使工 件和工作台面有很好的接触性。 （ # ） 工作环境的选择! 精密机床要尽量同粗加工机 床分开布置，远离锻造等工序的工作场地，远离有重型 车辆行驶的公路等，尽量减少环境对机床的影响。
金属切削过程中自激振动的实验分析
参考文献
& ( 姚英学， 蔡颖主编’ 计算机辅助设计与制造’ 高等教育出版 社， ())( 李发致编著’ 模具先进制造技术’ 机械工业出版社， ())*
机械制造 !" 卷 第 !#$ 期
!"
制造・材料
!"
!""# $ %
机械制造 !" 卷 第 !#$ 期
制造・材料
其切削颤 ! 对于一个易形成声辐射的薄壁钢筒， 振可以从图!中作出粗略分析。 切削一开始， 刀具和工件之间就有摩擦力。 切削开 始瞬间的切削力使工件和刀具发生初始振动， 设工件 * ** 以扭振为主， 刀具以 ! 向振动为主， 图中 !、 !、 ! 分别 * ** 为工件的角位移、 角速度和角加速度， "、 "、 " 分别为 刀具 ! 向的位移、 速度和加速度， # 为刀具质量， $为 钢筒半径。 工件的振动微分方程可表示为： * * ** %! " &" ! # $’ $ $! ( " % 式中 — 工件转动惯量 % —— — 扭转刚度 &" —— * * $ — 切削力 $ 随相对速度而变化 % ’ $! ( " % —— * * — 激振力矩 $’ $ $! ( " % —— * * 切削力 ’ $ $! ( " % 由两部分组成， 其主要部分为 * * 稳态切削力， 次要部分为与相对速度 $ $! ( " % 有关的 动态切削力。 在大多数情况下， 摩擦力随相对速度大小而变化， * * 毫无疑问， 这 ’ $ $! ( " % 中的动态力是一种周期激励， ** 一般 ! 种激励必然导致工件 & 刀具系统的周期振动。 的周期就是钢筒的扭振周期， 所以激励的频率就是系 统本身的某阶固频， 切削颤振的本质就是工件系统的 共振。 可见， 切削颤振主要来源于刀具 & 工件间的摩擦 * * 自激振动。 难以绝对消除。 因此 ! 和 " 是客观存在的， * * $ $! ( " % 必定是周期变化而无法回避。 但摩擦副间的 摩擦状态可以通过某些方式加以改善， 从而使其间的 摩擦力不受相对速度大小的影响。 事实上， 某些边界润 滑方法就可产生这种效果。 至此可以推论， 只要摩擦副 间的摩擦力不随相对速度大小而变， 即使工件表面曾 留下很深的规则或不规则刀痕， 再次进刀也不会在钢 筒等类零件切削时形成再生颤振。 在切削过程中存在着钢筒的旋转运动和刀杆相对 于钢筒的周向运动。 大量的研究表明， 刀杆可以看作是 有一定阻尼的弹性体， 由于阻尼和弹性形变的存在致 使刀杆围绕其中心位置做往复运动； 与此同时， 钢筒不 但拥有其自身的旋转运动， 还具有因为一些不为所知 的作用力导致其发生扰动。 当刀杆的形变运动方向与 扰动运动方向一致时， 两者之间的相对运动速度减小， 反之将增大。 如此反复， 就出现了周期性的颤振。 不难 看出， 速度的变化可在微观角度上看作一次又一次的 静止—启动—加速—再静止的过程， 这样的运动直接 导致的是运动物体与接触表面之间的摩擦系数不断地 改变。 由于静摩擦系数远比动摩擦系数要大， 在静与动 的临界瞬间刀杆与工件的速度及相互作用力表现为突 变， 直接致使颤振的出现， 这说明了为什么切削光滑表 面时仍有颤振出现的原因。 实验证实， 摩擦自激振动是导致切削颤振的主要 作者单位： 广西工学院机械工程系 邮政编码： 柳州・.0.,,1 收稿日期： +,,0年0月 原因。 通过特殊的边界润滑技术或表面工程改善刀具— 工件摩擦副间的摩擦学性质， 使其产生摩擦力不随相 对速度大小而变化， 就可以有效地消除切削过程中的 颤振和噪声， 降低切削力， 减少能源消耗， 提高刀具和 设备使用寿命 。
切削加工中振动产生的原因及消减措施
切削加工中振动产生的原因及消减措施作者：刘世良来源：《硅谷》2011年第14期摘要：论述机械切削加工中振动现象及产生的原因，并从工件装夹、刀具刃磨、机床调整、切削用量选择等多方面提出相应的消除或减小振动的措施，进而避免切削加工中振动带来的负面影响。
关键词：自由振动；受迫振动；自激振动；工艺措施中图分类号：TG51文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0720140－01在切削加工过程中常常会发生振动，这在一般情况下是一种极其有害的现象。
产生振动时，工艺系统的正常切削过程便受到干扰和破坏，它不仅使机床和刀具的使用寿命缩短，而且使零件加工表面出现振纹，降低了零件的加工精度和表面质量，还发出噪声，恶化工作环境，影响人体健康。
切削过程中的振动是一种十分复杂的物理现象，有些类型振动的机理至今还没有研究的十分透彻，因此，随着机械加工工艺日益向高生产率、高精度和自动化方向发展，如何防止和消除切削过程中的振动，就日益成为紧迫的研究课题。
1 机械振动的基本类型1.1 自由振动。
自由振动是一种最简单的振动，所占比重很小。
自由振动往往是由于切削力的突然变化或其它外界力的冲击等原因所引起的，在振动过程中没有外来能量的补充，由于系统总存在着阻尼，因此这种振动一般可以迅速衰减，对机械加工过程的影响较小。
但在某些条件下，有可能诱发出自激振动。
1.2 受迫振动。
受迫振动是一种由于外界周期性干扰力的作用而引起的不衰减的振动，它主要有工艺系统内部或外部周期交变的激振力（即振源）作用而引起。
受迫振动的两个重要特点是：①系统的振动频率等于外界周期性干扰力的频率。
②当外界周期性干扰力的频率等于或接近系统的固有频率时，将出现共振现象，此时振幅显著增大，可能使振动系统受到严重破坏。
1.3 自激振动。
自激振动是自然界和工程界常见的现象，它是一种由外界吸收能量，但又不存在周期性干扰的不衰减的振动。
自激振动的特点如下：①自激振动是一种不衰减的振动。
切削振动产生原因和解决
细长杆立铣刀铣削深型腔时 常采用插铣方法
插铣就是刀具象钻头一样轴向 进刀，当铣削深的型腔时，通 常长杆的悬伸大于3倍的刀杆 直径，我们推荐使用轴向进刀 的插铣方法，但是立铣刀刀片 刃口有一定的径向切削刃，刀 具供应商有技术资料证明此刀 具在插铣时的最大吃刀宽度 PlungeMill是专门用于模具和 航空工业的大直径插铣刀，它 最大的特点是高效率和超大切 宽，通常用于大型深腔模具的 开粗。
切削振动的原因
刀具在切削工件时发生振动需要有下面三 个条件同时存在： 第一是包括刀具在内的工艺系统刚性不足 导致其固有频率低， 第二是切削产生了一个足够大的外激力， 第三是这个外激力的频率与工艺系统的固 有频率相同随即产生共振
分清自激振动和强迫振动
。
刀具振动实际应该叫“切削振动，通常发生在长悬臂刀杆的镗削和铣削，薄 壁件的切削加工，细长杆的车削等等。当环保做为车间考核的标准时，高速 钻削产生的高频啸叫也和振动噪音一起列为技术公害。 切削振动顾名思义只有在刀具进行切削时才产生，如果振动来自非切削因素 如不稳定的机床地基，机床丝杠的间隙，主轴轴承的损坏甚至几百米以外火 车的经过而产生的震动我们叫做强迫振动，这种振动不伴随噪音而非我们讨 论的话题。 切削振动产生噪音，但噪音并不是全由切削振动引起发生，机夹刀片铣刀在 100米以上的切削速度每齿走刀在0.1毫米以上铣削3毫米的切深，即便是铣削 灰口铸铁也会产生接近90分贝的噪音，而低频切削振动噪音常低于此值。 切削振动是自激振动是一种正弦波振动，除了用专业仪器测量振频与波长外 ，最明显的是工件被加工表面有振纹。
薄壁工件的铣削加工
薄壁工件铣削发生振动的原因完全来自于工件，这种工件被叫做箱式或者 碗式零件(box like or bowl like shape workpiece)，由于振动来自于工件本身 ，那么技术人员各显神通，国外在处理这类零件的铣削加工主要以改善工 件夹持为主，例如增加合适的辅助支撑点，在夹具和机床工作台面之间加 装一层木板，用粗大的橡皮条或者弹簧勒在壳体的外面，在箱体内部充满 湿沙子等等，奇思妙想不一而足。在铣削薄腹板时，推荐使用90度面铣刀 以减小对腹板的轴向切削力。
切削振动的产生及解决
90的主偏角铣刀比如CoroMill390刀体，配 以轻快的切削刃口刀片和正前角槽型的刀 片，切削力最为轻快。
内孔镗削时刀片刃形角越小越好
55 °
80°
这样副主偏角很大，副刃口与被加工面的颤动接触区小，颤动很难变 成振动，副切削刃挤屑的机会也小，例如在镗削内孔时，镗刀的主偏 角假设为93度，使用CCMT的刀片其副主偏角为7度，使用DCMT的 刀片副主偏角为32度，切削要轻快的多。但是刃形角小的刀片安全 性差。
细长杆立铣刀铣削深型腔时 常采用插铣方法
插铣就是刀具象钻头一样轴向 进刀，当铣削深的型腔时，通 常长杆的悬伸大于3倍的刀杆 直径，我们推荐使用轴向进刀 的插铣方法，但是立铣刀刀片 刃口有一定的径向切削刃，刀 具供应商有技术资料证明此刀 具在插铣时的最大吃刀宽度 PlungeMill是专门用于模具和 航空工业的大直径插铣刀，它 最大的特点是高效率和超大切 宽，通常用于大型深腔模具的 开粗。
调整切削参数的方法
调整切削参数只对切
削振动不严重的刀具 可能有效，一般的调 整方法如下：降低刀 具或者工件的回转速 度，减小切深并提高 刀具每转或者铣刀每 齿走刀量。在内螺纹 的车削中若产生振动 ，可将完成螺纹车削 的进刀步骤减少1至2 刀。。
合理安排走刀的工艺路线
合理安排走刀的工艺路线对于铣削加工 非常重要。铣削有顺铣和逆铣之分，传 统的铣削理论将逆铣有利于减少铣削振 动，其实是指有利于抑制丝杠的间隙产 生的振动。如今的铣削设备大都安装了 滚珠甚至滚柱丝杠，所以逆铣消振的意 义不大。无论是顺铣还是逆铣只要铣削 力的方向与工件的夹持方向一致就有利 于消除弯板类零件的振动如图
类似鱼鳞
类似鱼鳞但是之间的波纹很 大又平缓
金属切削过程中的振动与共振现象分析
金属切削过程中的振动与共振现象分析摘要：金属切削过程中的振动与共振现象对切削效果和加工精度有着重要影响。
本文通过分析金属切削中的振动与共振现象，探讨了造成振动和共振的原因，以及采取的一些控制措施。
通过合理的切削参数选择、工具结构设计和切削工艺优化等措施，可以降低振动和共振现象，提高金属切削加工的质量和效率。
1. 引言金属切削作为现代制造业中常用的一种加工方法，广泛应用于机械、汽车、航空等领域。
然而，在金属切削过程中经常会遇到振动和共振现象，导致切削效果和加工精度下降，甚至带来安全隐患。
因此，研究金属切削中的振动与共振现象是提高切削质量和效率的重要问题。
2. 振动与共振现象的原因2.1 切削力激振金属切削过程中，切削力是主要的激振源。
当切削力在切削过程中频繁变化时，容易引起工件和刀具系统的振动。
切削力的大小和方向都会对振动引起的频率、振幅和相位角等产生影响。
2.2 切削系统的刚度和阻尼切削系统的刚度和阻尼是影响振动和共振现象的重要因素。
刚度过低会导致切削系统产生过大的挠度和变形，从而引起振动和共振。
而刚度过高会导致共振频率过高，难以找到合适的激振频率，也容易引起振动和共振。
阻尼过低则不利于振动的消除，阻尼过高则会降低系统的灵敏度。
3. 振动与共振的影响3.1 切削质量与效率下降金属切削中的振动和共振现象会导致加工表面粗糙度增加、刀具寿命缩短、加工精度降低等问题，从而影响切削质量和工件的功能性能。
同时，振动和共振还会降低切削效率，增加切削成本。
3.2 安全隐患振动和共振现象引起的高频振动会对切削系统和机械结构产生巨大的冲击和振动载荷，不仅会导致设备破坏，还可能造成安全事故。
因此，控制振动和共振现象也是确保切削操作安全的重要措施。
4. 振动与共振的控制策略4.1 合理选择切削参数合理选择切削参数是控制金属切削过程中振动和共振现象的关键。
通过调整进给速度、切削深度和切削速度等参数，可以控制切削力的大小和方向，从而减小振动和共振的产生。
剖析金属切削加工中的振动及其抑制措施
剖析金属切削加工中的振动及其抑制措施摘要：金属切削加工中普遍存在振动现象，也是一种无法忽视的有害现象。
如果金属切削加工中出现振动现象，会导致刀具与工件之间产生航相对位移，则会造成加工表面出现振动痕迹，对零件的质量和性能容易造成不良影响。
其振动产生噪音会对人体听力造成损害，对于这些情况则需要对金属切削加工中的振动现象给予重视。
本文主要是对金属切削加工中的振动现象进行了分析，并提出科学合理的抑制措施。
关键词：金属切削加工；振动；抑制措施；引言：在金属切削加工中产生振动是非常普遍的现象，容易对工艺系统的正常切削过程造成不良影响，发生振动现象的原因比较多，一般是因为各种因素的影响所造成的。
但是对其产生原因进行排查和分析，根据分析结果采用具有针对性的抑制措施，便可以在一定程度上抑制振动的产生，同时还能控制振动造成的破坏影响，从而有效提升工件的加工质量，以及延长刀具的使用期限。
1.金属切削加工中振动现象的产生原因比如说在车削加工中也会产生振动，在车床安装的过程中通过加设隔振地基、且保障传动系统并不存在缺陷的情况下，在进行加工的过程中依旧还是会产生一定程度上的振动。
一般来说在金属切削加工中的振动类型分别是：自激振动、强迫振动[1]。
通常在机床中强迫振动的产生频率达到50%~60%，自激振动的产生频率占有40%左右。
1.强迫振动。
其产生原因主要在于在存在不平衡的情况下则会造成离心惯性力，当设备在运行的过程中，其质量存在偏心问题，当机床在运转的时候则会产生离心惯性力，也就是导致机床产生振动的原因。
2.机床传动机构存在缺陷。
一般来说在机床传动系统中的旋转零件，由于在制造的过程中存在误差问题，导致在转动的过程中会形成下干扰力，并且具有周期性的特点，进一步会产生出现强迫振动的激振力。
比如在制造齿轮的时候没有准确把握齿形的制造质量，以及没有精准控制啮合刚度，从而导致齿轮的轴向、切向等产生振动现象，甚至还能通过轴承、轴对其他零部件造成振动影响。
车削加工中振动的控制方法研究
车削加工中振动的控制方法研究摘要：现今在普通车削加工时往往会有振动现象出现，在我们加工中产生的振动其与机床、夹具、及相关刀具和一些工艺系统的动态特性有关，本文主要研究产生振动后控制方法，并且提出了要尽量减少，或是在车削中能够消除振动的更有效的方法。
关键词：车削加工；振动；控制方法中图分类号：tg511 文献标识码：a 文章编号：1674-7712 （2013）08-0000-01随着目前社会对零部件产品的要求越来越高，以及对一些精密零件要求它的加工精度和表面质量，这使得车削加工过程中哪怕出现小的振动，都会影响到零件的使用要求。
振动时也会缩短机床和刀具的正常使用寿命，振动经常成为车削加工中难度较大的技术问题。
目前，有些人为了减少振动，采用减少加工时的进刀量，这样也同时降低生产效率，但也有采用其他方法的。
因此，找到合理的控制方法来减小或是消除振动的问题。
一、车削加工中所产生振动的主要类型一般情况下，在零件的车削加工中会产生不同的振动类型，我们按其产生的原因将其分为受迫振动和自激振动。
（一）受迫振动当受外界因素的干扰力持续作用而产生的振动，由电机、工件、轴承误差等因素所引起的振动均为受迫振动，还有车削过程中，本身不均匀运动部件时，往往当运动方向有所改变时，通过它所产生的惯性压迫都能产生受迫振动。
而这种振动一般不会自行进行衰减，反而会逐渐引起机床的共振，从而使得对加工过程会产生许多不必要的影响。
（二）自激振动当在车削加工时，有一些振动它主要是由系统本身在车削振动过程中所激发产生的，不随车削速度变化的自激振动，那么它的频率就等同于系统的自身频率。
在工件切削表面会留下一些细小的痕迹，这种情况下，只有刀具自身在振动，而工件及机床等部件却很平静。
二、振动的控制方法研究在车削加工时，如何判断系统是否发生切削颤振，那么它既与切削过程有关，还是与系统的基本结构有关，但绝大部分情况下工件系统的振动较大，针对振动的特点，提出以下控制方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机械制造 !" 卷 第 !#$ 期
!""# $ %
!"
国产最大功率液态软起动装置身手不凡
日前， 由于采用上海追日电气有限公司生产的 3456 液态智能软起动装置， 柳州钢铁集团公司炼铁厂高炉风机改 造工程核心部分—— — )1.,,78 主风机组整线联动试车一次 成功， 已具备正式投产条件。 据悉， 该风机配套电动机为目前 国内采用国产液态智能软起动装置功率级别最大的电动机， 标志着我国在高压、 超大功率电动机软起动、 控制技术产品 国产化道路上又迈进了一步。 该工程同步电动机软起动装置曾于今年+ 月面向国际、 国内招标， 上海追日电气有限公司的专利新产品因其优良的 性价比一举中标。 此次试车成功表明， 采用 3456 液态软起 动装置， 安全可靠， 自控、 可调性高， 各项性能指标均优于用 户要求。 此后， 追日电气 3456 液态软起动装置又在首钢集团 首秦金属材料公司板材技改工程 ’+., 高炉鼓风机站 ),79、 )..,,78 电动机带载一次起动成功。 !周 韦"
’
结
论
自激振动的频率接近于系统的某一阶固有频率， 摩擦自激振动是导致切削颤振的最主要原因， 颤振的 我们可以通 根本原因是有动 & 静摩擦力一类的差值。 过改 善刀具与 工件之 间的摩 擦来控制 切削颤 振的产 生， 也可以通过配制适当的润滑油改善切削条件 ( 提高 加工精度， 降低切削噪声。
参考文献
制造・材料
金属切削过程中自激振动的实验分析
"
摘
#
李宝灵
" 高尚晗
" 高中庸
" 韦
高
要 O 通过实验， 分析说明切削颤振的振动频率主要由机床切削系统的模态固有频率决定， 摩擦自激振动是导致 固有频率
R
切削颤振的主要原因。 关键词： 自激振动 颤振 文献标识码： " 文章编号： &))) K JEED G ())J H )D K ))F& K )* 中图分类号： PQ&I& ’ I
) + ’ 屈维德， 唐恒龄主编* 机械振动手册 * 北京： 机械工业出版 社 ( +,,, 刘习军 ( 陈予恕 * 机床速度型切削颤振的非线性研究 * 振动 与冲击 ( )---( )! $ + % ： . /高中庸， 高尚晗， 李定 * 切削加工中心的摩擦自激颤振分析 北京： 机械工 与控制* +,,+ 年中国机械工程学会年会论文集， 业出版社 0 高尚晗 ( 高中庸 * 摩擦颤振中的摩擦特性分析* 润滑与密封 ( +,,’( $ 1 % 2 ’) / ’+ $ 编辑 禾 $ 禾%
桂科自)&JI))* H # 广西自然科学基金资助项目 G 编号：
&
实验方法及结果
（ 实验条件与设备 &） 实验在 !"I&J)车床上对钢
进行， 使用电荷电压 筒（ 外径为 &FF99， 内径为 &J)99） 滤波积分放大器、 智能信号采集分析仪 N 实验测试装置 如图&所示。 （ 实验步骤 (） 颤振信号的收集与处理框图如下：
参考文献
& ( 姚英学， 蔡颖主编’ 计算机辅助设计与制造’ 高等教育出版 社， ())( 李发致编著’ 模具先进制造技术’ 机械工业出版社， ())*
机械制造 !" 卷 第 !#$ 期
!"
制造・材料
!"
!""# $ %
机械制造 !" 卷 第 !#$ 期
制造・材料
其切削颤 ! 对于一个易形成声辐射的薄壁钢筒， 振可以从图!中作出粗略分析。 切削一开始， 刀具和工件之间就有摩擦力。 切削开 始瞬间的切削力使工件和刀具发生初始振动， 设工件 * ** 以扭振为主， 刀具以 ! 向振动为主， 图中 !、 !、 ! 分别 * ** 为工件的角位移、 角速度和角加速度， "、 "、 " 分别为 刀具 ! 向的位移、 速度和加速度， # 为刀具质量， $为 钢筒半径。 工件的振动微分方程可表示为： * * ** %! " &" ! # $’ $ $! ( " % 式中 — 工件转动惯量 % —— — 扭转刚度 &" —— * * $ — 切削力 $ 随相对速度而变化 % ’ $! ( " % —— * * — 激振力矩 $’ $ $! ( " % —— * * 切削力 ’ $ $! ( " % 由两部分组成， 其主要部分为 * * 稳态切削力， 次要部分为与相对速度 $ $! ( " % 有关的 动态切削力。 在大多数情况下， 摩擦力随相对速度大小而变化， * * 毫无疑问， 这 ’ $ $! ( " % 中的动态力是一种周期激励， ** 一般 ! 种激励必然导致工件 & 刀具系统的周期振动。 的周期就是钢筒的扭振周期， 所以激励的频率就是系 统本身的某阶固频， 切削颤振的本质就是工件系统的 共振。 可见， 切削颤振主要来源于刀具 & 工件间的摩擦 * * 自激振动。 难以绝对消除。 因此 ! 和 " 是客观存在的， * * $ $! ( " % 必定是周期变化而无法回避。 但摩擦副间的 摩擦状态可以通过某些方式加以改善， 从而使其间的 摩擦力不受相对速度大小的影响。 事实上， 某些边界润 滑方法就可产生这种效果。 至此可以推论， 只要摩擦副 间的摩擦力不随相对速度大小而变， 即使工件表面曾 留下很深的规则或不规则刀痕， 再次进刀也不会在钢 筒等类零件切削时形成再生颤振。 在切削过程中存在着钢筒的旋转运动和刀杆相对 于钢筒的周向运动。 大量的研究表明， 刀杆可以看作是 有一定阻尼的弹性体， 由于阻尼和弹性形变的存在致 使刀杆围绕其中心位置做往复运动； 与此同时， 钢筒不 但拥有其自身的旋转运动， 还具有因为一些不为所知 的作用力导致其发生扰动。 当刀杆的形变运动方向与 扰动运动方向一致时， 两者之间的相对运动速度减小， 反之将增大。 如此反复， 就出现了周期性的颤振。 不难 看出， 速度的变化可在微观角度上看作一次又一次的 静止—启动—加速—再静止的过程， 这样的运动直接 导致的是运动物体与接触表面之间的摩擦系数不断地 改变。 由于静摩擦系数远比动摩擦系数要大， 在静与动 的临界瞬间刀杆与工件的速度及相互作用力表现为突 变， 直接致使颤振的出现， 这说明了为什么切削光滑表 面时仍有颤振出现的原因。 实验证实， 摩擦自激振动是导致切削颤振的主要 作者单位： 广西工学院机械工程系 邮政编码： 柳州・.0.,,1 收稿日期： +,,0年0月 原因。 通过特殊的边界润滑技术或表面工程改善刀具— 工件摩擦副间的摩擦学性质， 使其产生摩擦力不随相 对速度大小而变化， 就可以有效地消除切削过程中的 颤振和噪声， 降低切削力， 减少能源消耗， 提高刀具和 设备使用寿命 。
在金属切削过程中， 由机床 K 工件 K 刀具组成的 弹性系统是一个振动系统。 当它振动时， 刀具与工件之 间将产生相对位移， 使切削用量发生变化， 而切削用量 发生变化， 又会使作用于振动系统上的切削力发生变 化， 在一定条件下， 金属切削过程将产生自激振动， 简 称切削颤振。 至今为止， 切削颤振问题仍是机械加工中 影响生产效率及工件表面质量的主要因素。 它不仅会 降低生产率和工件加工精度， 还会使刀具、 机床设备损 坏， 且导致噪声的产生。 许多学者通过研究指出， 切削 颤振与切削力和机床结构的动态特性有关， 动态切削 力的非线性对切削颤振是一个非常重要的因素， 振动 频率主要由机床切削系统的模态固有频率决定。 自激振动系统是一个非线性系统， 自激振动是非 线性振动， 将自激振动与受迫振动相比较， 可以看出自 激振动的一些主要特征是 L & M ： ! 自激振动是在没有外 部激励作用的条件下产生的； " 自激振动的振幅和频 率由系统本身的参数决定； # 当自激振动的非线性较 小时， 自激振动的频率接近于近似线性系统的固有频 率之一。 实验表明， 切削颤振具有上述三个典型特征。
%&’()*+(, " >/9=<8 8S=8-/9864 /> =-3T/.8. 43 >U3? 4U54 4U8 T/;-54/36 V-8W,860B /6 0,44/67 0U5448- 95/6<B .8=86.> 36 4U8 93.8< 654,-5< V-8W,860B 3V 4U8 0,44/67 >B>489 3V 4U8 950U/68 433<>’ PU8 V-/04/365< >8<V K 8S0/48. T/;-54/36 /> 4U8 /9=3-4564 05,>8 3V 4U8 0,4X 4/67 0U5448-’ -./ 01)2’, 3.45 6 .7+8(.2 98&)*(81: ;*(<)*4 =).><.:+/ ?@*((.)
用敲击法两传感器在钢
6666666666666666666666666666666666666666666666666666
有效地解决了传统作业方式中设 !"# 并行处理系统， 计和制造相对孤立的问题， 增强了注塑产品快速开发 的能力， 提高了注塑模设计制造的可靠性和敏捷性， 极 大地促进了注塑模 !"$ % !"# 技术的变革和发展。 G 编辑 作者单位： 成都电子机械高等专科学校 邮政编码： I&))*& 收稿日期： ())J年(月 !""# $ % 林 * $’ +,-./01’ 2-3.,04 $545 #565789864’ :65;</67 :648-=-/>8?/.8 $8>/76 !3<<5;3-54/36， !@# A4-5487/0 "65<B>/> C8=3-4， D， ’ A8=4’ &EEF $ 凡H