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外圆磨削非线性动力学模型与实验验证*

2024-01-16张金峰许芝令王保义

制造技术与机床 2024年1期

封 超 张金峰 许芝令 王保义

(①山东科技大学工程实训中心,山东 青岛 266590;②山东科技大学机电工程学院,山东 青岛 266590;③青岛海空压力容器有限公司,山东 青岛 266000;④济南重工集团有限公司,山东 济南 250100)

颤振思想源于对切削加工的研究,切削颤振是在20 世纪初由Taylor F[1]提出的。Arnold R N[2]对车削过程中颤振的产生机理进行了较为详细的描述,并构建了颤振理论的动力学基础。系统开始失稳后,颤振就随之发生,表现形式不尽相同,最终表现在零件成型后的表面质量上。Arnold 指出,每轮完成的加工表面转成下一轮切屑的上表面。由于切屑的厚度会影响切削力,因此表面再生的现象造成切削力不仅与当前工件和刀具间的相对位置有关,还与上个切削周期的相对位置有关。根据Arnold 的理论,Tobias S A[3]、Tlustry J[4]、Altintas Y[5]分别建立了关于车削再生颤振的结构稳定性和动力学模型。

在微磨削过程中,微磨削系统的不稳定是直接影响微磨削的加工质量和精度的原因之一,研究磨削颤振对提高磨削加工的稳定性以及提升工件质量有重要的意义。最初是以Snoeys R[6]模型为基础对系统稳定性展开研究并揭示颤振的过程。Inasaki I[7]等利用磨削过程的特征方程研究方程解从而得出磨削加工的稳定极限和不稳定增长指数。Hashimoto F[8]对砂轮和工件间的动态干涉的表述、颤振的增长速率以及接触刚度的处理都进行了理论研究和实验分析。Srinvasan K[9]系统研究了特征方程及其根的分布规律。Weck M[10]和Chung K[11]分别对工件和砂轮的再生颤振理论展开了系统性研究。……

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