稳定切削主轴转速的快速识别.pdfVIP

土竺苎苎三至兰叁耋圭三塞窒叁：竺：耋：苎皇!!兰丝墼当￡三塞：兰耋耋兰 。 j 稳定切削主轴转速的快速识别 于骏一王晓军雷振文 吉林大学机械科学与工程学院 长春 130025 摘要：本文在研究机床切削系统振动响应方差o-2值随机床主轴转速／,／变化规律的基础上一提出采用在线 连续改变机床主轴转速的方法快速识别稳定切削转速，其要点为：1、对切削颤振征兆进行监潮：2、一 旦发现切削过程中有即将产生颤振的征兆时．控制系统随即使主轴转速在包括现行转速在内的某一不大 的转速范围内由低到高连续调整，实时计算切削振动的响应方差口2值随主轴转速n变化的实潮值，并与 预先设定的稳定切削主轴转速识别门限值{口1)相比较；3、一旦出现口2≤{口2)的情况．便立即停止改 变主轴转速．与a2≤{盯2}相对应的主轴转速就是所要识别的稳定切削主轴转速．试验在普通车床上进 行．试验结果表明．稳定切削转速的识别可以在1秒时问内完成。 ^ 关t词：切削稳定性时变主轴转速切削稳定切削转速快速识别 中田分类号：THl61．6 l引言 因为切削过程一般都是在有振纹(波纹)的表面上进行的．车削、铣削、刨削、磨削纛不侧外：由 振纹再生效应引发的再生型切削簟振是机床颤振的主要形态．研究再生型切削颤撮控制技术．对于提高 零件加工质量、提高生产效率、降低生产成本．增强机械产品市场竞争能力．具有重要意义；在自动化 生产中．对切削颤摄控制的要求更严，颤振控制闷嚣解决不好，实现自动化生产和无人化生产是根本不 可能的． 众所周知，机床主轴转速对再生型切削颤振系统的稳定性有决定性影响。从理论上讲．操作人员可 以通过适当调整机床主轴转速使切削过程始终都能在稳定区进行，问题在于机床切喇稳定区的形状与位 置随切削条件变化而变化，操作人员不知道哪些转速区段是稳定区．哪些转速区段是不稳定区． 相类似的研究工作t21．Smith、Tarng等在机床主轴转速寻优控制方面作了开刨性工作．但拖钔所提出的 主轴转速调整方察却是不能接受的，因为两相邻刀齿切削振纹问相位差{r等于零度．切喇过程介于稳定 方案，原理正确．但识别稳定切削转速耗时过长(3～5s)，而从有颤振征兆产生到爆发■撮往往只需I～ 2s时阃，故难免会有最纹留在加工表面上，这与振动控制的宗旨相幛。 本文在研究分析机床切削系统振动响应方差值麓机床主轴转速变化规律的基础上．采用时变转速切 削方法识别稳定切削转速，通过适当增大主轴转速变化率和适当选取稳定切削转速识别控翻门陵值fo-z} 等措施，大大缩短了稳定切削转速的识别时间。 2稳定切削转速的快速识别方法 2；1稳定切削转速的识尉原理 为便于分析，将再生型切削颤振系统简化为图l所示的动力学模型，图中刀具系统是主振系统，yO) 为本转(次)切削时在工件上留下的振纹轨迹，yO-刁为上一转(次)切削时刀具留下的振纹轨迹，r为 I：件转一转所需的时间，锄为名义切削厚度．设切削振纹重叠系数为u，则瞬时切削厚度为 邮)=Qo—lyO)一／a-y(t—r)J (1) 塞耋垫墼圭兰篁兰兰璧塞兰塑 ． 。_■。。一 刀具振动方向 图I再生型切削颤振系统动力学模型 切削力 ，(r)=t‘b‘a(t) (2) 式中b为切削宽度，k为单位切削宽度上的切削刚度。图1所示振动系统的运动微分方程可写为 毋+旁+扫=F(0’∞s，