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 刀具频响特性测试的边界条件选取# 5 10 15 20 25 30 35  摘要：刀具自由状态下的频响测试是子结构耦合方法获得机床整机反映在刀尖点频响的重要 环节。本文以整体立铣刀为研究对象，研究了橡皮绳悬挂和弹性泡沫支撑两种支撑条件对铣 刀频响特性测试结果影响的差别。测试方法则通过均匀直径钢棒的频响特性理论计算值与测 试值的吻合得到验证。三把铣刀的频响测试结果表明，两种支撑条件下的频响在全频率范围 内吻合很好，固有频率测试值误差最大为 0.05％。因此，建议采用测试方便、效率更高的弹 性泡沫支撑作为刀具频响特性测试的支撑条件。 关键词：机械制造；锤击实验；支撑条件；铣刀；频响函数 中图分类号：TH113 Selection of Boundary Conditions for Endmills Frequency Response Function Testing XIE Zhennan1, ZHANG Jun1,2, HUANG Baohua1, ZHAO Wanhua1, LIU Chunshi2 (1. State Key Lab. for Manufacturing Systems Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China; 2. State Key Lab. of High-grade CNC Machine Tool, Shenyang Machine Tool Co., Ltd., Shenyang 110142, China) Abstract: Frequency response function (FRF) testing of endmills under free-free boundary condition is one of steps to acquire the tool point FRF of the machine tool assembly by substructure coupling method. Two boundary conditions, suspended by elastic string and supported by flexible foam, are explored to compare the difference of tested FRF on three endmills. The FRF of a standard round bar is theorical calculated and measured to validate the experimental method. The results show that the difference of FRF caused by the two boundary conditions is negligible, and the maxmium error of the first natural frequence measured is only 0.05%. It’s better to employ flexible foam as the boundary condition in impact testing of tools for the sake of efficiency. Key words: Mechanical Manufacturing; Impact Testing; Boundary Conditions; Endmill; Frequency Response Function 0 引言 机床切削稳定性是影响工件加工质量的一个重要因素。为了探究机床在实际加工中其切 削参数是否会引起颤振现象，一般都对机床进行整机的锤击实验[1-2]或采用子结构耦合方法 [3-4] 一般将其分解为刀具、刀柄、主轴及机床本体等各部件，其中刀具和刀柄应得到自由状态下 的频响函数，因此刀具和刀柄自由频响函数测试的方便性、可行性以及准确性是整机频响获 -1- 得的一个主要环节。  40 45 50 目前获取小型零件（如铣刀）的自由频响，一般都采用橡皮绳悬挂再进行锤击法测试[5-6]。 橡皮绳刚度小，支撑阻尼小，可以更加真实模拟自由边界条件，但也正是由于这种特点，每 次锤击铣刀后会带来较长时间的微幅振动，需要等待一段时间才可进行下一次锤击或者人为 抑制其振动，此外一次或多次锤击后刀具的悬挂位置会发生变化，破坏了原先的水平悬挂状 态，从而影响测试效果和精度。因此，用橡皮绳测试刀具自由频响存在费时、不便等缺点。 弹性泡沫相比橡皮绳悬挂更加稳定，每次敲击之后产生的余振会被迅速吸收。刀具的放