被动阻尼减振技术及数控加工应用.pdfVIP

专 稿 FEATURE 被动阻尼减振技术及数控加工应用* 1,2 1,2 1,2 杨毅青 ，裴行政 ，刘  强 （1. 北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京 100191； 2. 国防科技工业高效数控加工技术研究应用中心，北京 100191） [摘要]  切削颤振导致工件加工表面质量恶化、切削效率降低以及刀具磨损加剧等系列危害。抑制颤振对航空制造 业实现高质、高效加工有重要意义，尤其是在薄壁件加工时。作为工程领域振动抑制的一种重要方法，被动阻尼减振 技术实施简单、效果明显、可靠性较高，在切削领域的应用正逐渐得到重视。 关键词：数控加工；颤振；被动减振；薄壁件 DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2016.18.016 等系列危害。针对切削颤振，研究人 员进行了大量的理论建模、仿真模拟 动力吸振技术 和切削试验，采用的研究方法可划分 动力吸振器由质量块、弹簧以及 为加工工艺优化与工艺系统动态特 阻尼单元组成，通过将其附加在主结 性改善两大类 [1] 。 构上，基于所期望的工作要求来改变 通过准确建立工件加工过程模 主结构的振动状态。动力吸振器结 型并预测稳定域图 [2] ，进而对其加工 构简单、使用方便、效果明显，被广泛 工艺进行优化是实际中较常采用的 应用于各行各业。根据其工作方式 技术途径，但加工工艺优化效果受限 和原理不同，动力吸振器可分为单自 于切削过程建模精度，尤其是多轴时 由度动力吸振器、组合式动力吸振器 变切削过程；而且，随着工件材料的 与多自由度动力吸振器等（图 1）。 快速去除以及刀具轨迹的快速变化， 1  单自由度动力吸振器 薄壁零件的动力学特性及切削稳定 单自由度动力吸振器在 20 世纪 杨毅青 性均难以精确预测。加工工艺系统 初被提出，之后不断得到发展和完 博士，北京航空航天大学副教授。 动态特性改善主要包括辅助支撑 [3] 、 善。Den Hartog 和 Brock 以动力吸振 2007~2009年公派留学加拿大大不列 颠哥伦比亚大学。主要研究方向为先 主动 / 半主动控制与被动抑制等，其 器对主结构振幅的抑制为目标（H ∞ 进数控加工技术与装备、新型减振与吸 中被动抑制实施简单、形式多样，在 准则），利用“不动点理论”推导出了 能技术。承担国家自然科学基金、国家 切削抑振领域的应用逐渐得到重视。 单自由度动力吸振器最优频率比和 科技重大专项等课题10余项，发表学 [4-5] [6] 被动抑制可分为动力吸振和耗 阻尼比的设计公式 。Crandall 术论文30余篇。 能减振技术。针对切削加工中的被 提出了针对主结构振动能量的优化