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铣削加工自激振动的主动控制理论与技术研究薄壁类零件在国防、运载和能源等行业有着广泛的应用。
该类零件在铣削加工中一般具有刚度低、强耦合、易产生形变和振动等特点,导致了加工质量和效率的下降以及加工成本的上升。
为了抑制振动的发生,需要深入研究其发生的机理和特点,进而设计有效的主动控制器。
为了解决薄壁件形变问题,需要进行大量的实验研究和分析,进而设计高效的形变预测和补偿方案。
本文针对薄壁类零件铣削加工过程中,因为本身能量的积累导致的自激振动和形变等问题开展了如下研究工作:针对受到输入约束的非线性铣削加工动力学系统,提出了输入约束下的铣削加工过程模型预测主动控制方法,拓展了系统的稳定区域。
通过有限傅里叶级数近似和摄动系统离散化,将自激振动系统转化为带有输入约束的线性时变系统,利用线性多面体技术结合滚动优化方法求解最优工作点,并在线获取所拓展的系统状态,应用于有限铣削功率下的铣削自激振动抑制过程,拓展了“转速-切深”构成的叶瓣图中的闭环稳定区域,显著提高了铣削加工材料移除率和加工效率。
结合自激振动的动力学系统本身所具有周期性时变特性,提出了通过傅里叶级数近似铣削过程中的周期性动态切削力,去除了对切削周期精确测量的依赖;结合高速铣削和较大轴向切深范围的自激振动抑制过程中需要低计算复杂度和较大主动控制力的特点,提出了利用反步法和建立的单调非减奇函数来设计半全局输入饱和自适应控制器,并沿着闭环系统轨迹对建立的正定Lyapunov函数求导,最终根据LaSalle-Yoshizawa定理证明该方法能有效拓展高速铣削加工闭环稳定区域,因此具有提高加工质量和效率的潜力。
针对铣削加工过程中经常出现小切入比情况,即径向切削厚度小于铣刀直径,充分考虑到其动态切削力幅值变化较大的问题,提出了切削力变化矩阵不确定性集拟合化方法。
为了保证指定转速和切深范围内的薄壁件铣削加工过程的稳定,将自激振动系统的时延不确定性通过Pade近似和不确定集来覆盖,进而建立了包含结构不确定性的线性系统,最后经过D-K 迭代μ综合方法得到鲁棒主动控制律。
第5期2021年5月机械设计与制造Machinery Design & Manufacture 281高速切削加工过程振动预测技术陈光军1'2'3,苏天宇2,侯 帅2,孙光兴3（1.天津职业技术师范大学机械工程学院，天津300222；2.佳木斯大学机械工程学院,黑龙江 佳木斯154007；3.天津宝涞精工集团股份有限公司，天津301800）摘 要：高速切削加工参数选择不合理会导致切削振动，切削过程中振动引起的不稳定切削会产生一系列不良的影响，切削振动的预测将有助于优化高速切削加工过程，提高切削加工表面质量和加工效率。
概述了高速切削加工过程中颤振产生的机理与类型，并分析了切削颤振的影响因素；对切削加工过程稳定性预测进行了报道，重点论述了切削稳定性的影响因素;对切削振动辨识与预测方面的研究成果进行了总结。
指出了切削加工过程振动预测技术的未来发展趋势。
关键词:高速切削;颤振;稳定性;辨识;预测中图分类号:TH16；TG506 文献标识码:A 文章编号：1001-3997(2021)05-0281-04Technology of Vibration Prediction in High Speed Machining ProcessCHEN Guang-jun 1，，, SU Tian-yu 2, HOU Shuai 2, SUN Guang-xing 3(l.School of Mechanical Engineering , Tianjin University of Technology and Education , Tianjin 300222, China ;2.School of Mechanical Engineering Jiamusi University , Heilongjiang Jiamusi 154007, China ;3.Tianjin Baolai Precision Machinery Industry Group Co., Ltd , Tianjin 301800, China )Abstract : The unreasonable selection of high speed cutting parameters will lead to cutting vibration , the unstable cuttingcaused by vibration in the cutting process will produce a series of adverse effects , and the prediction of cutting vibration will help to optimize the high-speed cutting process and improve the surface quality and processing efficiency of cutting. This paper summarized the mechanism and type offlutter generation in high speed cutting process , analyzed the influencingfactorsof cuttinggflutter , reported the stability prediction of cutting process , emphatically discussed the influencingfactors of cuttingstability , and summarized the research results in cutting vibration identification and prediction. The future development trend ofvibration prediction technology in cutting process was pointed out.Key Words : High Speed Cutting ； Chatter ； Stability ； Identification ； Prediction1 引言高速切削加工加工参数选择的不合理会导致切削振动，切削过程中振动导致的不稳定切削会产生一系列不良的影响，是限制生产效率提高、加速机床的磨损的主要原因，有时甚至因振动致使机床设备零件岀现疲劳破坏产生重大事故|1-2］。
浅析机械加工中的切削加工及切削颤振切削制造是机器制造中的一种关键技术措施，切削制造品质针对机器制造的商品品质具有重大的作用。
切削颤振对切削制造商品品质以及措施有着严重的影响。
文章主要联合机器制造中切削制造的技术措施，从切削制造在机器制造中的用途和切削制造关注事项等，同时针对切削制造中的切削颤振及其带来的损坏、掌控技术等开展解析讨论，以完成针对机器制造中切削制造与切削颤振的解析探索，提升切削制造措施，确保切削制造商品品质。
标签：机械加工；切削加工；切削颤振；产品质量切削制造是机器制造业内一种关键的制造措施，切削制造不光在机器制作制造行业中有所使用，在电机还有电子等新式现代化设备的制造中也能够使用，同时其用途在这些行业的制造与行业前进都有着关键的用途。
在开展机器切削制造程序中，针对切削制造的措施与制造品质有着关键的用途，撇开开展切削制造使用的机器切削机床，开展切削制造运用的刀具同时也是切削制造的重点。
下面就联合机器切削制造的技术程序，重点的对切削制造中刀具的关键性与刀具的选用展开研究，同时对切削制造中会存在的切削颤振以及其带来的作用和掌控手段开展解析研究。
1 机械加工中的切削加工分析1.1 切削加工在机械加工生产中的重要作用在机器制造程序中，开展机器制造的零件商品，大都是生产行业制造中关键制造的配件。
一般来讲，开展机器零配件的制作程序中，针对机器零配件的制作技术方式，大多是铸造与锻造，亦或是焊接，这些机器制造技术方式关键是在机器零配件商品的半成品制作。
伴随着机器制造技术措施的持续提升，在开展机器商品的制造程序中，制造手段也随之前进，例如，精铸造与精锻造制造技术等，都能够采用来开展机器零配件商品毛坯的制作使用中。
除此之外，在机器制作制造中，迅速原型生产技术，也是开展机器零配件模子生产中经常使用的技术方式，一般来讲，经常和别的机器生产制作措施一起使用，在机器商品的制作制造中使用。
在开展机器商品的生产制作中，除了会运用到经常见的切削以及磨削技术，还能够运用到激光束、电化学、电子束等机器生产技术，在这些机器制造技术中，切削技术是机器生产制作中最经常使用到的同时也是最基本的制作措施之一。
切削加工以及切削颤振简述切削加工作为机械制造行业的传统生产加工工艺，是机械制造的流程中完成零件制作这一中心环节的重要生产技术，文章介绍了切削加工的基本方法，切削加工使用的刀具以及切削过程中产生的切削颤振和相应的控制方法。
标签：切削加工；切削；颤振切削加工是机械加工产品生产过程中必要而又值得信赖的技术手段，这一技术手段为了能够跟上市场需求的不停改变，对切削工具提出了新的要求，而切削刀具日新月异的发展又促使切削加工成为机械产品加工众多环节中备受关注的生产步骤。
在切削加工过程中，也存在着大大小小的问题等待着我们去发现和总结，其中切削颤振就加工生产的主要问题之一，对切削颤振有一个细致的认识，进而采取一定的手段对其实施加工控制，是我们一直探索的科研课题。
1 切削加工概述1.1 切削加工概念在机械产品加工生产过程中，按照产品生产规格、质量、工艺等要求，技术人员需要利用合适的切削工具对选取材料进行切割塑形，这一加工生产程序被称作为切削加工。
1.2 切削加工的要素满足切削加工的要拥有生产的三个重要因素，切屑刀具、切削运动和切削角度。
简单的说，刀具就是进行机械生产加工的重要切割工具；刀具与被切割材料的相对运动，就是切削运动；刀具自身固有、安装以及切割金属时所参照的切割偏角数据，也就是切削角度。
由于刀具是直接接触产品表面的生产工具，产品的表面微观粗糙程度，大小精确程度和外形都主要取决于刀具，所以刀具自身材料的硬度、柔韧度、抗腐蚀能力以及生产加工质量工艺等一系列的问题都会对切削加工机床的生产速度、产品质量、以及机床的使用寿命造成不可忽视的影响，进而影响到机械生产加工行业的技术整体水平，还会涉及到生产厂家的刀具生产信誉和使用刀具造成的经济损失。
切削加工过程中，刀具对产品会产生一定的作用力，根据物体受力原理，会有相应的反作用力的产生，力的相互作用会给刀具带来一定的损耗，造成刀具固有角度的几何参数发生改变，从而对被加工产品产生影响。
CNC机床加工中的加工振动与噪声控制CNC（Computer Numerical Control）机床是一种高精度、高效率的自动化机床，广泛应用于各行各业的加工过程中。
然而，在CNC机床加工过程中，加工振动与噪声问题一直是制约其发展的重要因素之一。
本文将探讨CNC机床加工中的加工振动与噪声控制方法，并提出一些解决方案。
一、加工振动的成因及影响1. 加工振动的成因加工振动主要来源于切削力、切削过程和机床系统本身。
切削力是加工振动的主要驱动力，它由材料特性、切削刃具以及切削参数等因素决定。
切削过程中的刀具与工件之间的相互作用也会导致加工振动的产生。
此外，机床系统的刚度、伺服系统的响应以及刀具与工件的非匀性也会对加工振动产生重要影响。
2. 加工振动的影响加工振动会导致工件表面质量下降、刀具破损、刀具寿命降低，并且对机床本身的精度和寿命也有一定的影响。
此外，加工振动还会引起噪声污染，对操作人员的身体健康产生潜在威胁。
二、加工振动与噪声控制方法1. 提高机床结构刚度机床的刚性是控制加工振动与噪声的重要因素。
通过提高机床结构的刚度，可以减少机床的振动幅度和频率，从而降低加工振动与噪声的产生。
例如，在机床设计中采用优质材料、合理布局各个零部件，增加横梁的宽度和厚度等措施，都能有效提高机床的刚度。
2. 优化刀具与切削参数刀具的选择与切削参数的优化也是控制加工振动与噪声的重要手段。
合理选择刀具的材料、几何形状和涂层，可以降低切削力和振动的产生。
此外，合理设置切削参数，如切削速度、进给量和切削深度等，也能有效控制加工振动与噪声。
3. 隔离加工振动与噪声通过隔离加工振动与噪声的传播路径，可以降低其对周围环境和操作人员的影响。
常用的隔离措施包括在机床和地面之间设置隔振垫、使用隔振支座等。
此外，对机床周围的隔音措施也是有效的噪声控制手段。
4. 运用先进的控制技术CNC机床的先进控制技术可以通过优化切削轨迹、调节伺服系统响应等方式，降低加工振动与噪声的产生。
