机床切削颤振问题研究现状
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。
车削过程中的振动分析与消振措施
重谈车削过程中的振动分析与消振措施昂朝凯2003年的实习教学工作已经结束，有一个难题常期的困惑着我们——振动。
当我们在进行切削加工的过程中，工艺系统由于受到各种力的作用，以及弹性系统的力学特性影响，工件各刀具之间常常发生强烈的相对振动，从而使工艺系统的各种成形过程受到干扰和破坏。
它不不仅使加工表面产生波纹，严重恶化加工精度和表面质量，而且缩短机床和刀具的使用寿命，降低切削效率。
另外，振动时所发生的噪音会影响操作者的情绪和注意力，慢慢产生一种恶性循环，使我们经过认真准备，精心操作的工件在最终成形的一刹那，变得面目全非，幸勤的劳动于一旦，对我们学生在考工中的合格率，优秀率无疑产生了重大影响。
这也是我们提高教学质量，让学生了解和掌握未来实际生产中的关键技术，必须解决的一个重要课题。
针对这个问题，一个车加工工件最终的好坏，主要是取决于它的尺寸精度，形位精度及表面质量三个方面。
而振动给以上三个方面的负面影响无一幸免。
因此我们认为必须在分析振动原因，找出振动源着手，从而采用相应的消除和减小振动的方法，措施。
下面是我们分析的车削加工系统上的力及其影响：工件——刀具——振动源——（环境、电机、机床自激震动、系统的被迫震动）——工件的不平衡性（自由振动）——振源聚合——产生强烈的振纹。
从此可以看出，机械加工中的振动有三种，自由振动、强迫振动和自激振动。
而三种情况中，占主要的是强迫振动和自激振动，自由振动所占的比例较小。
所以现在我们就着重分析强迫振动和自激振动在车削振动中的影响。
1、车削中的强迫振动强迫振动从观察的结果看是由外界持续激振力引起的，并且在车削过程中始终地作相应的维持。
我们今天分析某些激振力因素，也就找到了强迫振动产生的具体原因：（1）不平衡离心力、惯性当车床工作时，一些相对旋转机件，工件如：电机转速，皮带轮，皮带、主轴及各种齿轮，它都存在微量的偏心，少数部件还相对严重，在高速回转时，产生离心惯性力就使机床振动。
数控车床切削加工过程的颤振稳定性研究_韩志华
数控车床切削加工过程的颤振稳定性研究
韩志华 , 罗学科
( 北方工业大学 机电工程学院 , 北京 100041)
摘 要: 分析了数控车床加工过程中切削颤振的产生机理 , 总结了现在国内外对切削颤振抑制 理论实践的研究现状。基于脉冲激振法针对 CJK6140 数控车床刀架系统的初步研究 , 提出了 基于计算机仿真技术对加工过程进行动态仿真的方法 , 从而达到提高加工效率的目的。 关键词: 自振; 颤振抑制 ; 切削宽度 中图分类号: TG519 1; TH161
为振动的角频率, 即振动位移滞后于 角。 因此, 交变作用力在一个振动周 内 , 向系统所做的功为
T 2
Up =
0
Px d t =
0
Q cos( t + QA sin
(- A sin t ) d t = 个周期内对系统所做的功为 Uf = Fx d t = -
对于交变的阻力 F = R cos( t -
2 颤振的抑制方法
对于切削加工中颤振的控制, 国内外的研究人 员已进 行了大量的研究。总的来说 , 可分为两大 20
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机械制造与研究
韩志华, 等 数控车床切削加工过程的颤振稳定性研究
机械制造与研究
韩志华, 等 数控车床切削加工过程的颤振稳定性研究
表 1 图 2 收取的主要频率
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
频率 / Hz 155. 388 469
频率差 / Hz 0
幅值
相位 / ( )
相干系数
实部
虚部
机床颤振分析及抑制方法研究
哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明
本人郑重声明：论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独 立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考 文献相对应。除文中已注明引用的内容外，论文不包含任何其他个人或集 体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承 担。 作者(签字)： 日期： 年 月 日
mechanism,based on the flutter stability theory of Yusuf Autintas, drawn the stability lobe diagram using Matlab program,as the basis for analysis of machine inherent in the system parameters and processing conditions change on the machine tool chatter stability,then the chatter of machine tools online monitoring and suppression methods study using acceleration sensors to obtain real-time vibration information of lathe, using variance and correlation coefficient as the eigenvalue of the signal to discriminate flutter.The CA6140A lathe spindle dynamics analysis, modal parameters and to map out the stability diagram of the cutting process of the lathe ,and on the basis of the stability diagram of to choose spindle speed and depth of cut. Finally simulate the flutter suppression method, to verify that the method is effective.
机床切削颤振的检测研究
摘 要随着全球工业的迅速发展，机床设备逐渐向自动化、高速化和智能化的方向发展，然而机床的工作环境复杂，导致了机床刀具的磨损和颤振等情况的出现，严重影响着机床的加工精度，因此需要机床改进技术，使其能够及时的对故障做出判断，确保机床的安全运行。
在车床切削颤振的研究中，切削颤振信号的检测分析、颤振特征的提取和颤振的判别方法尤为关键。
因此，本文的主要研究内容如下：(1)通过动力学建模的方式对车床切削颤振机理进行了简要的分析，并设计切削颤振检测系统，进行车床切削实验，收集不同切削参数下的车削振动数据，进一步验证了切削颤振的产生，为后续的切削颤振分析奠定基础。
(2)提出了基于改进Variational Nonlinear Chirp Mode Decomposition(VNCMD)算法的切削颤振分析方法。
改进后的算法不仅具有VNCMD算法的优点，还采用了相关系数法确定了信号的最佳本征模态分量，既解决了Empirical Mode Decomposition(EMD)算法对信号分解的端点效应和伪分量问题，又克服了VMD(Variational Mode Decomposition)算法对宽带信号提取的缺陷和本征模态分量无法确定的缺点。
接下来，将改进后的算法应用于实验数据上，提取实验数据的本征模态分量做进一步分析。
(3)经过VNCMD算法提取后的本征模态分量虽然已经过滤掉了大部分噪声，但是对于颤振特征的描述还是有些模糊，需要进一步提取切削颤振的特征。
因此本文引入了四阶累积量，在研究四阶累积量原理的基础上，通过不同类型的仿真信号做研究来验证该方法的可靠性。
然后提取实验数据的统计特征，将其作为切削颤振判别的一个特征向量。
(4)如果只是上述一个特征向量对颤振特征进行描述，有可能会产生误判。
因此本文引入了排列熵算法，在研究排列熵原理的基础上，通过不同类型的仿真信号验证了排列熵检测突变信号的有效性。
然后利用排列熵算法分析了实验数据的特征，并将其作为切削颤振的第二个特征向量。
机床切削时的振动分析及预防措施
机床切削时的振动分析及预防措施摘 要：切削时机床产生的振动对加工过程和工件的加工质量以及机床连接特性都有很大影响，而且还会影响生产效率。
因此，减少机床振动的产生，对控制产品的质量非常关键。
本文对机床切削加工时产生振动的各种原因进行了归纳，分析了机床振动对产品加工质量造成的影响，提出了防止和减小机床振动的各种有力措施。
关键词：机床切削 振动 分析1、振动产生的原因产品切削加工过程中机床所发生的振动是非常复杂的，引起振动的原因是多方面的，经分析，主要有以下几个方面：（1）工件的外形复杂而装夹部位选择不合适：工件外形结构不规则，没有好的基准面，不方便装夹，工件夹不紧，容易在加工时产生松动，随着切削力的变化而发生相应振动。
（2）工件内部组织不均匀：铸造毛坯件局部有气孔、砂眼、疏松等缺陷，晶粒粗大或者夹有杂质等情况。
切削时铸件软硬不均匀，刀具受力不均匀，使得切削力不稳定，易使机床产生震动，有时还会造成打刀，工件的加工质量也很难控制。
（3）刀具选择不合理：刀体材料不合适，刚性差，是引起振动的主要原因之一。
若选错了刀具，有时会使刀具磨损加剧或引起切屑瘤、拉毛工件表面或出现打刀引起振动而影响产品质量。
（4）切削用量和机床转速的选择不合适：① 切削速度1000ωωπn d v =。
切削速度与工件待加工表面直径、工件转速成正比，当ωd 一定时，转速越快，切削速度越快，引起振动的可能性越大； ②进给量f 越大，刀尖受力越大，越容易引起振动：③切削深度p a 切削深度越大，受到的剪应力越大越引起对刀尖的阻力增大而引起振动。
（5）机床自身状况的影响机床本身的精度不够也是振动产生的一个方面。
机床主轴箱内各啮合齿轮、轴承等配合精度低，导轨的磨损，各夹紧装置的不可靠等，在切削中都可能产生振动。
（6）机床周围环境的影响附近有产生振动的大型设备，或有重型车辆在行驶，引起地基振动，并传递到床身．易造成共振。
2、振动对加工质量的影响振动对加工质量的影响是非常大的，主要表现在以下几个方面：（1）加工过程中的振动降低了加工表面的质量，引起加工表面的振动波纹，表面粗糙度值大。
机床切削颤振系统动力学特性研究
对公式（1）、公式（2）进行积分处理，可得公式（3）。
³ ' EJ d2Yi
x
d2Yj
x dx
0
dx 2
dx 2
w2j G ij
（3）
同理，工件子系统纵向振动时，主振型公式如公式
力。当切削力超过机床结构的刚性限制时，机床结构会发 （4）所示。
生弯曲、挠曲和扭曲等变形情况，导致机床结构出现振动， 甚至出现颤振。
工业技术
2023 NO.9（下） 中国新技术新产品
机床切削颤振系统动力学特性研究
刘阳 （吉林通用航空职业技术学院，吉林 吉林 132211）
摘 要 ：该文研究以切削颤振机理为切入点，结合机床切削颤振系统动力学模型、Range-Kutta 分析法，建
立了近似方程。基于此，该文将 V0设置为0.1，通过公式计算得到 x 方向、y 方向上的位移时间历程和相轨图。 通过分析得出如下结论 ：工件子系统、刀具子系统在1∶1内共振情况下，振幅增加不明显，但在切削速度不
2.1 主振型的正交性 在连续系统振动中，不同的振动模态之间存在主振型
了解和分析机床切削颤振系统的动力学特性，可以揭示颤 的正交性特征，即每个主振型都是相互独立的，但它们在
机械加工过程中机械振动的原因及对策分析
机械加工过程中机械振动的原因及对策分析机械加工过程中出现机械振动的原因较多，主要包括以下几个方面：1.切削力的不平衡：机械加工过程中，切削力的大小和方向会不断变化，如果切削力不平衡，就会引发机械振动。
这主要是由于工件材料的异质性、表面瑕疵等原因导致的切削力不均匀分布。
2.进给速度过大：如果在机械加工过程中进给速度过大，刀具与工件之间会发生剧烈的冲击，从而产生振动。
进给速度过大还会引起切屑的断裂不良、刀具严重磨损等问题。
3.机床刚度不足：机床的刚度不足也是引起机械振动的重要原因。
刚度不足会导致机械系统的固有频率过低，与工件切削频率接近，从而引起共振现象。
4.切削液不当：切削液在机械加工过程中起到冷却润滑的作用，如果切削液的流量、温度、质量不合适，则会导致切削液无法有效冷却刀具和工件，增加切削力并引起振动。
针对上述问题，可以采取以下对策来降低机械振动：1.切削力平衡：选择合适的刀具和进给方式，确保切削力均匀分布。
在加工过程中可以采用动态平衡的方法动态调整刀具和工件的重心位置，提高切削力的平衡性。
2.控制进给速度：根据加工材料的性质和切削条件，合理控制进给速度，避免过大的进给速度引起振动。
如果需要加工高硬度材料，可以采用高速切削技术来提高加工效率，减少机械振动。
3.提高机床刚度：加强机床的刚度和稳定性可以有效抑制机械振动。
可以采用增加机床结构重量、增大导轨尺寸、优化机械系统刚度等措施来提高机床刚度。
4.优化切削液：选择合适的切削液，并设置合理的流量、温度和质量控制，确保切削液能够有效冷却刀具和工件，降低切削力。
还可以通过合理的刀具设计、提高工件材料的均匀性、改善切削过程中的冷却条件等方法来减少机械振动的发生，提高加工质量和效率。
对于特殊要求的加工任务，可以采用振动缓冲系统、动态平衡系统等技术手段来抑制机械振动，实现稳定加工。
切削颤振控制技术的研究现状
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｈ ｔｅ ｕ ｐ ｅ ｓｏ ｒｎ ｉ ｌ ｆｃ ｍｍｏ ｓ ｄ ｍ ｅｈ ｄ ｓａ ａ ｙ ｅ 。 Ａｔｓ ｍ ｅ ｓｒ ｃ ： ｅｃ ａ ｔｒｓ ｐ ｒ ｓ ｉｎ ｐ ｉ ｃｐ ｅｏ ｏ ｎ ｕ ｅ ｔ ｏ ｓ ｉ ｎ ｌｚ ｄ ａ ｔ ｉ ，ｋ ｙ ｔｃ ｎ ｑ ｅｏ ｈ ｎ ｌ ｅｃ ａ ｔｒｄ ｔｃｉ ｎａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｉ ｄｓ ｕ ｓ ｄ Ｎｅ ｍｅ ｈ ｄ ， ｍｅ ｅ ｅ ｈ ｉｕ ｆｔ ｅｏ —ｉ ｈ ｔｅ ｅ ｅ ｔ ｎ ｏ ｔｏ Ｓ ｉｃ ｓｅ ． ｎ ｏ ｗ ｔ ｏ ｓ ｓ ｃ ｓｈｇ ｐ ｅ ａ ｈｎ ｎ ｎ ｌ ａ ｏ ｉ ｖｂ ａ ｉｎ ｃ ｔｉｇ，ａｅ ｉｔｏ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅｆｅｄ ｏ ｕ ｈ ａ ｉｈ ｓ ｅ ｄ ｍ ｃ ｉｉｇ ａ ｄ ｕｔ ｓ ｎｃ ｉｒ ｔ ｕ ｔ ｒ ｏ ｎ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｉ ｈ ｉｌ ｆ ｃ ａｔ ｒｓ ｐ ｒ ｓ ｉｎ Ｔｈ ｒ ｂ ｂ ｅ ｔｎ ｆｃ ｔｉｇ ｃ ａｔ ｒｃ ｎ ｒ ｌｉ ｙ ｔ ｅ ｉ ｏ ｎ ｌ ｅ ｈ ｔｅ ｕ ｐ ｅ ｓｏ ． ｅ ｐ ｏ ａ ｌ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔｎ ｈ ｔｅ ｏ ｔｏ ｓ ａ ｓ ｎ ｈ ｓｓ ｆｏ —ｉ ｎ
ｔ Ｏｎ ｌ 】 ３
、
对 机床结 构 的刚 度 和 阻 尼进 行 合 理 配 置 ， 机 床 对 薄 弱环节 进行 结构 改进 ， 大 系统 的刚度 与 阻尼 ． 增 同时 ， 整机床 的支 承 间 隙 可 以 大 大提 高 机 床 的 调
刚度 ， 抑制 机床 振 动 ， 高机 床运 行 的平稳 性 ． 提 ２ 提 高工件 系统 的动态 刚度 ） 工件 系统往 往 是 产 生 自激 振 动 的 薄弱 环 节 ，
Ｖｏ ． Ｏ Ｎｏ ３ １２ ．
机床切削加工及切削颤振
机床切削加工及切削颤振摘要随之工业化进程的加快，机械制造业对经济发展的推动作用毋庸置疑。
机床切削加工是机械使用的一个重要部分，影响着机械制造的效率和经济效益。
在机床切削加工中切削颤振不可避免，然而切削颤振在一定程度上存在着弊端。
刀具是进行切削加工最关键的部分，通过分析机床切削加工中刀具发挥的重要作用及研究切削颤振产生的原理和解决办法，能够尽可能的提高生产效率，促进国民经济的发展。
关键字机床切削；刀具；切削颤振1 切削加工的重要作用与刀具1.1 切削加工的重要作用机械制造过程中最关键的步骤是零件的制作。
制作毛坯时一般采用成形制造的方法，通过铸造、焊接、锻造等方式手段加工完成。
精确成形工艺，又称净成形工艺，是近些年来出现的新工艺，加工半成品或成品时一般采用精确成形工艺，通过精铸、精锻的方式加工完成。
制造模型或经书零件时一般采用快速原型制造工艺。
切削、磨削是传统的加工制造方式，除此之外机床切削加工方式还包括激光束加工、电子束加工、电化学加工等工艺。
现今，传统加工方式中切削工艺是最重要的加工方式，在未来的几年内还将在零件加工领域发挥越来越重要的作用。
1.2 刀具的重要作用性能好的刀具能够提升机床的生产效率，保证加工出的产品质量。
因此，提高刀具的性能对机械制造业的生产水平和经济效益的提高起着至关重要的作用。
金属切削加工出的产品在外观形状、尺寸大小、表面的光滑程度和产品质量有严格的要求，因此，在使用刀具切除工件上多余的金属材料时，要重视生产过程中加工的每个步骤。
特别是使用刀具分离工具表层时，刀具和零件的表面会产生一个相互作用的力，即刀具的切削作用和工件的反切削作用，这是机床切削加工过程中首要矛盾。
随着工具加工行业的迅猛发展，相关企业越来越重视切削刀具在生产加工过程中发挥的重要作用。
新产品和新科技的使用加速了刀具切削工艺的革新进程，数控机床等高性能的加工刀具技术开始投放生产使高速切削和超高速切削成为了可能。
高速切削和超高速切削工艺对生产加工的要求程度更高，要求切削的稳定性高，精准程度更加精确，刀具能够实现快速更换，甚至是自动更换。
数控机床加工过程中的振动问题分析与解决方法
数控机床加工过程中的振动问题分析与解决方法摘要：数控机床作为现代制造业中不可或缺的设备，在加工过程中常常会出现振动问题，影响加工质量和工件精度。
本文将通过分析数控机床加工过程中的振动问题，探讨其成因，并提出相应的解决方法，帮助读者深入了解振动问题的本质，有效提高加工效率和质量。
一、引言数控机床在现代制造业中起着重要的作用，它能够实现高精度、高效率的加工，大大提高了生产效率。
然而，随着加工要求的不断提高，数控机床加工过程中的振动问题日益凸显。
振动不仅会降低加工精度，还可能对设备和工具产生损坏，给生产带来困扰。
因此，对数控机床加工中的振动问题进行深入研究和解决具有重要意义。
二、振动问题分析1. 振动的成因数控机床加工过程中的振动主要来自以下几个方面：(1) 机床结构：数控机床的结构设计和制造精度直接影响振动的程度。
结构刚性不足、材料强度不足等因素都可能引发振动问题。
(2) 切削力：切削过程产生的切削力对机床和工件均会引起振动。
过大的切削力会导致机床振动加剧，影响加工质量。
(3) 刀具状况：刀具的质量和磨损情况对振动问题有直接影响。
使用损坏的刀具或过长的刀具都会引发振动。
(4) 工件形状：工件的不规则形状也会导致振动产生。
尤其是工件不平衡时，会产生不均匀的振动。
2. 振动对加工质量的影响数控机床加工过程中的振动问题会对加工质量产生显著的影响：(1) 表面粗糙度：振动导致切削过程受到干扰，使得工件表面粗糙度增加。
(2) 尺寸偏差：振动会导致加工过程中的切削位置偏移，使得工件尺寸产生偏差。
(3) 加工精度：振动会使得机床无法精确控制切削过程，从而降低加工精度。
三、解决方法为解决数控机床加工过程中的振动问题，可以采取以下方法：1. 提高机床结构刚性通过改进机床结构设计和加强结构材料的强度，提高机床的刚性。
这样可以减少机床在加工过程中的变形，降低振动的产生。
2. 优化切削参数和工具选择合理设置切削参数，控制切削速度、进给速度和切削深度等参数。
机床切削颤振试验与分析
． ３５ －
观 弋职’摘 Ｍｏｄ ｅｒｎ．．Ｍ ａ ｔｈ ｑ
弱并 消失 。精 加工 过程 中 的振 动和 噪声 明显 高于 粗 加 Ｔ。试验 采用 定 型 工 艺 方 案 ，首 先 可 以 排 除 是 切 削参 数引起 的颤振 ；机 床本 身 刚 性 差 的 可 能性 也 较 小 ；进 一步 分 析 ，被加 丁对 象 是 长 径 比达 １０．９：１的 细 长轴 ，随 着切 削 直径 逐 渐 减 小 ，温 度 逐 步 上 升 ．冈４ 性 会急 剧下 降 。 因此 工 件 本 身 刚性 差 ，应该 是 引起 加 工振 动 的主 要原 因 ；但 是 零 件 形 状结 构 和 尺寸 是 由设计 决定 ，无 法改 变 ，只能另 寻解 决途 径 。装 夹 系 统 作 为工艺 系统 的 重 要 部 分 ，也极 大地 影 响着 整 个 Ｔ 艺 系统 的稳定 性 。 对 于 细长 轴 类 零 件 ，由 于本 身 刚性 差 ，装夹 系统 的 刚 性 差 会进 一 步加 大 整 个 工 艺 系 统稳 定性 的影 响 。如 主轴一 顶尖一 尾 座及 结合 面 刚性 不足 ，尤 其 是尾 座顶 尖 ，在 沿轴 向切 削 力 的作 用 下 ，甚至 可能 ｝｝Ｊ现 预 紧 力不足 ，导致 刚性 进一 步 变差 从 而产 生振 动 ；此 外 与 顶 尖 连接 的 套筒 与 尾 座 之 间 存 在 间隙 ，也 会导 致 套 筒 在 切 削力 的作 用 下 发 生 晃 动 ，从 而导致 振动 的 发生 ；具体 原 因需 要 通过 切 削颤 振 试验进 行 进一 步分 析 。
Ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｕｔｔｉｎｇｅｎｘｉａｎｇ
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｔｔｉｎｇ ｃｈａｔｔｅｒ ｉｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒ ｔｈａｔ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｅｆｆ ｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｐａｒｔｓ．Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｃｈａｔｔｅｒ ｍ ａｒｋ ａｐｐｅａｒｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｆｏｕｒ ａｘｉｓ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｌａｔｈｅ，ｔｈｅ ｄｙｎａｍ ｉｃ ｐｅｒ－ ｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌ ｗａｓ ｔｅｓｔｅｄ ａｎｄ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｓｐｅｃｉａｌ ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｄａｔａ ｉｎ ｔｈｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｅｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｈａｎｇｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｉｌｓｔｏｃｋ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌ ｉｓ ｏｂｖｉｏｕｓ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｆ ｌｕｔｔｅｒ ｉｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｏｆ ｓｌｉｄｅｒ，ｃｏｌｕｍ ｎ ａｎｄ ｓｌｅｅｖｅ ｏ ｆ ｔｈｅ ｔａｉｌｓｔｏｃｋ ａｒｅ ｐｏｏｒ ｉｎ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｉｄｅ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏ１． Ｋ ｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｕｔｔｉｎｇ ｃｈａｔｔｅｒ，ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ，ｒ ｉｇｉｄｉｔｙ
细长轴工件切削加工颤振机理及其抑制方法研究
细长轴工件切削加工颤振机理及其抑制方法研究摘要：本文主要研究细长轴工件切削加工颤振机理及其抑制方法。
首先介绍了细长轴工件切削加工颤振的概念和研究现状，然后详细说明了不同因素对于颤振的影响规律，包括切削参数、工件尺寸和结构、材料性能、夹紧方式和位置、刀具磨损和断裂、系统刚度等因素。
在此基础上提出了相应的抑制方法，如合适的车削方向选择、采用合适的装夹方法等。
总结了细长轴工件切削加工颤振机理及其抑制方法的研究成果，该研究为细长轴工件的加工提供了有益参考。
关键词：引言：细长轴是一种常见的工件形态，在航空、航天、汽车和机械等行业中得到广泛应用。
细长轴的加工精度和效率对于产品的质量和生产效率具有重要影响。
然而，细长轴切削加工颤振是制约加工精度和效率的重要因素之一。
颤振会导致工件表面质量下降、加工精度降低、刀具寿命缩短等问题，严重影响了加工质量和生产效率。
因此，研究细长轴切削加工颤振机理及其抑制方法具有重要的意义。
一：细长轴工件切削加工颤振概述1.1颤振概念和定义颤振是一种机械加工过程中经常遇到的问题，指的是加工刀具和工件在接触过程中出现的高频振动。
这种振动会导致切削力、切削温度等物理量剧烈变化，从而影响加工精度和表面质量。
颤振是一种不稳定的状态，它往往与加工系统的共振频率有关。
1.2细长轴工件切削加工颤振产生的原因与机理细长轴工件切削加工颤振是由于加工过程中切削刃和工件之间发生的弹性变形引起的。
在细长轴工件加工过程中，颤振产生的主要原因包括以下几个方面：（1）刀具悬伸长度过长：当刀具超过一定长度后，就容易出现弯曲或扭转，进而导致颤振。
因此，在细长轴工件加工时需要根据工件尺寸选择合适的刀具长度。
（2）刀具刃口角度太小：刀具刃口角度太小会导致过大的入射角，切削力增大，从而导致颤振。
因此，在细长轴工件加工时需要选择合适的刀具形状和参数。
（3）切削速度过快：当切削速度过快时，切削厚度减小，从而使系统更加脆弱，易于出现颤振。
研究机械加工中切削加工及切削颤振
研究机械加工中切削加工及切削颤振【关键词】加工；研究；刀具；机床；振动；技术；制造；发展；零件；产生机械制造业在整个国民经济中占有十分重要的地位，而其中金属切削加工是基本而又可靠的精密加工手段，在机械、电机、电子等各种现代产业部门中都起着重要的作用。
工具的设计、制造和使用自古以来就很受重视，这里我们所说的工具，不仅仅指进行机械加工的机床，我们更关心的是直接进行切削加工的刀具。
刀具是推动金属切削加工技术发展的一个极为活跃而又十分关键的因素，可以说切削加工技术发展、革新的历史就是刀具发展的历史。
一、切削加工的重要作用与刀具机械制造的核心是零件的制作。
制造机械零件的方法大致可分为成形制造和加工制造，成形制造包括铸造、锻造、焊接等工艺，一般用于毛坯的制造。
近年来开发的精确成形或称净成形工艺，如精铸、精锻等也可用于半成品和成品的制造。
快速原型制造用于模型的制造，与其它技术相结合，也可用于制造金属零件。
加工制造包括切削、磨削等常规工艺，也包括激光束加工、电子束加工、电化学加工等特种工艺。
在所有这些方法中，切削加工至今仍然是并且在可以预见的将来仍将是零件制作的最基本的工艺技术之一。
刀具性能和质量直接影响到数百万台机床生产效率的高低和加工质量的好坏。
直接影响到整个机械制造业的生产技术水平和经济效益。
金属切削加工是用刀具从工件表面切除多余的金属材料，从而获得在几何形状、尺寸精度、表面粗糙度及表面质量等方面均符合要求的零件的一种加工方法。
其核心问题是刀具切削部分与工件表层的相互作用，即刀具的切削作用和工件的反切削作用。
这是切削加工中的主要矛盾，而刀具的切削作用则是矛盾的主要方面。
从近年来工具行业的发展看，切削刀具在生产活动中的作用正越来越受到企业的重视。
随着数控加工设备与高性能加工刀具技术的发展，高速切削和超高速切削已成为当前切削技术的重要发展趋向，这就要求刀具的可靠性高，切削性能好，能稳定地断屑和卷屑，精度高，并能快换或自动更换等。
机床切削颤振控制研究现状分析
机床切削颤振控制研究现状分析【摘要】机床切削颤振是机床加工中一种常见的不稳定现象。
本文从切削颤振的产生机理出发，研究了摩擦型、再生型、振型耦合型这三种目前公认的颤振类型。
分别从主动、半主动和被动方面归纳总结了颤振控制的控制方法，并就其现存的问题进行了分析。
最后对切削颤振控制的发展进行了展望，突出了智能控制的应用前景。
【关键词】切削颤振；产生机理；摩擦型；再生型；振型耦合型；颤振控制；智能控制0.前言机床振动是生产率和刀具使用寿命的主要影响因素,而在所有的这些振动中，颤振扮演着及其重要的角色。
因此，如何有效地预防和控制颤振成了工程技术领域的一个重要课题。
如今，工业程度不断提高，传统的控制理论越来越暴露出它的局限性。
同时随着智能材料和智能结构的兴起[1,2,3]，对结构振动进行主动控制在技术实现上提供了发展空间。
1.切削颤振的分类与产生机理切削颤振是机械加工过程中机床、工件和刀具之间发生的是一种复杂的动态不稳定现象。
要消除或抑制颤振就必须研究它的产生机理和特性，进而提出防治的相应措施。
颤振有许多类型，根据颤振形成的物理原因，目前公认的有摩擦型颤振、再生型颤振与振型耦合型颤振。
振型耦合型颤振是指由于振动系统在2个方向上的刚度相近,导致2个固有振型相接近时而引起的颤振。
由J.Tlusty首次提出[4],后来有不少学者进行这方面的研究。
Gasparetto建立了耦合模型对刀具的稳定及不稳定轨迹进行了研究并得到了切削稳定性条件[5]。
摩擦型颤振是指在切削速度方向上刀具与工件之间的相互摩擦所引起的颤振, 从1946年K.N.Arnold提出其产生机理以来,这方面有不少的研究与讨论。
Neter Stelter建立了以简化悬臂梁在干摩擦作用下的摩擦型颤振模型，讨论了摩擦力识别和梁系统的时域特性问题[6]。
再生型颤振是指由于上次切削所形成的振纹与本次切削的振动位移之间的相位差导致刀具的切削厚度的不同而引起的颤振, 1954年由R.S.Hahn首次提出。
车床切削过程中再生型颤振研究与分析
摘要机械加工中的振动极大影响加工精度和效率，但此振动不可避免。
本文以普通车削中的外圆切削为例介绍再生型切削颤振机理，通过建立普通车床车削过程中刀具振动的三自由度简化力学模型、数学模型对刀具振动做了相关分析，求解了刀具在某一激振频率下的稳态响应、刀具在激振力作用下的幅频和相频特性曲线，并对开始切削至稳定状态过渡过程做了动态仿真。
此振动的分析求解方法为类似机床振动的分析提供了参考思路。
AbstractMechanical vibration caused by the cutting process greatly affects the machining accuracy and efficiency, but the cutting vibration is unavoidable during the process. In this paper, taking the ordinary cylindrical cutting as an example to introduce the mechanism of regenerative chatter, we do the correlation analysis by establishing the simplified mechanical mode of turning lathe tool vibration ,solve the steady-state response to a vibration frequency of the tool and get amplitude and phase frequency characteristic curves under the exciting force. At the same time, we simulate the cutting process from the beginning to a stable state. This vibration analysis method can provide a reference to solve the similar machine vibration analysis.目录摘要1Abstract1第1章问题描述11.1 颤振的形成机理11.2 颤振的危害21.3 课题研究内容及采取的技术路线3第2章力学模型的建立42.1 力学模型建立的基本原则42.2 力学模型的建立52.2.1 车床切削过程中颤振主动体分析52.2.2 力学模型的建立52.2.3 切削力的计算72.2.4 模型参数与实际对象之间的关联8第3章数学模型的建立103.1 数学模型的建立103.2 模型参数的确定11第4章振动系统运动方程求解124.1 振动系统无阻尼情况下简谐振动的固有频率及主阵型134.1.1 振动系统的固有频率134.1.2 振动系统主阵型144.2 振动系统稳态响应分析154.2.1 振动系统激励分析154.2.2 振动系统的阻抗矩阵及频率响应函数164.3 振动系统频率特性分析174.3.1 幅频特性曲线及相频特性曲线174.3.2 幅频特性曲线及相频特性曲线分析18第5章刀具接触工件时刻振动系统的瞬态响应185.1 问题描述185.2 数学方程的建立185.3 振动系统运动方程求解195.3.1 振动系统状态方程形式195.3.2 Matlab/Simulink仿真20总结错误!未定义书签。
07-机床振动频率的测量
机床振动频率的测量一．研究背景车削加工过程中，工件和刀具之间常常发生强烈的振动，破坏和干扰了正常的切削加工，是一种极其有害的现象。
当车床发生震动时，工件表面质量恶化，产生明显的表面振纹，工件的粗糙度增大，这时必须降低切削用量，使车床的工作效率大大降低。
强烈振动时，会时车床产生崩刃现象，使切削加工过程无法进行下去。
由于振动，将使车床和刀具磨损加剧，从而缩短车床和刀具的使用寿命；振动并伴随有噪音，危害工人身心健康，使工作环境恶化。
尽管超精密车床具有很高的刚度，但振动仍然是影响表面粗糙度的主要因素之一。
超精密机床通常都有很高的固有频率，在超精密加工过程中，实际的工艺系统是一个非常复杂的振动系统，系统中的振动使工件与刀具之间的相对位置发生了微幅变动，最终使工件表面粗糙度增大、表面质量降低。
有关学者通过研究发现：机床主轴的振动、导轨的振动以及刀具的振动都具有高频率、小振幅的特征，积屑瘤、外界干扰、机床刚性不足以及高速旋转部件不平衡也会引起切削振动，最终导致加工表面微观特征的改变。
另外，切削系统中的动态效应对振动也有显著的影响。
因此，必须采取必要的预防措施来减小或防止振动对超精密加工表面质量的影响。
所以，我们选择测量振动频率这个课题。
二. 研究现状1．A47-V1002激光非接触振动测量仪激光非接触振动测量仪不需要在被测物体上安装传感器，只需对针测量点，对发射激光及接受激光进行特殊技术处理，测量被测物体的振动数据，特别适用于机器零部件，电子元器件等微小物品振动测量。
ZXP-J200振动监测仪为双通道、多功能、智能化的在线式监测仪表，用于测量轴承的绝对振动或轴的相对振动，可广泛用于监测汽轮机、发电机、风机和泵等各种旋转机械的振动。
仪表可同时测量和显示出两个通道的振动参数，参数包括：转速、振幅通频值、报警值、1X选频值和相位。
每通道可提供独立的4-20mA 标准电流输出，输出电流相互隔离。
每个通道的报警值可以各自任意设置，当测量的通频值超过各自的设置值时，各自的报警指示灯亮，相应继电器动作。