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铣削加工过程的颤振识别及有限元仿真研究

铣削是一种常见的金属加工工艺，其通过旋转刀具对工件进行切削，

达到加工目的。然而，由于切削过程中的多种因素，颤振往往会出现，

导致工件加工质量下降甚至设备损坏。因此，准确识别和有效控制颤振

是提高铣削加工质量和效率的关键问题

本文将研究铣削加工过程中颤振的识别方法和有限元仿真技术，并

通过实例分析验证其可行性。具体研究内容如下：

一、铣削颤振的原因和影响

颤振是指切削过程中的固有模态或外激振动与工具切削运动相耦合，

产生花纹状起伏的变形。颤振的产生与材料特性、工具刚度、进给速度

等因素有关。颤振不仅会影响工件表面质量和尺寸精度，还会使刀具磨

损加剧、设备振动加剧甚至导致设备破坏

二、铣削颤振的识别方法

1.声音检测法：通过对铣削加工过程中的声音信号进行分析，可以

判断颤振的存在。颤振产生的声音往往具有特定的频率和振幅

2.动态切削力测量法：利用动态切削力传感器监测切削过程中的切

削力变化，可以发现颤振时的异常波动

3.振动信号分析法：通过对工件或刀具振动信号进行频谱分析，可

以检测出颤振的存在

三、铣削颤振的有限元仿真模拟

有限元仿真是一种常用的分析方法，可以在计算机上模拟和预测真

实工艺过程的各种现象。在铣削加工领域，可以利用有限元仿真技术模

拟颤振过程，包括固有频率、模态形状、动态响应等。通过调整材料、

刀具形状、工艺参数等因素，可以提前预测颤振的发生，并采取相应措

施进行优化设计

四、实例分析和提出解决措施

选取一种常用材料的铣削加工过程进行实例分析，通过声音检测法

和切削力测量法识别出颤振的存在。然后，利用有限元仿真模拟该实例

加工过程，并分析颤振模态和动态响应。最后根据分析结果提出一些解

决措施，如优化刀具形状、降低进给速度、提高刚度等

总结来说，铣削加工过程的颤振识别及有限元仿真研究是一个重要

课题，对提高加工质量和效率具有重要意义。通过声音检测、切削力测

量和振动信号分析等方法可以有效识别颤振的存在，而有限元仿真技术

则可以模拟和预测颤振的发生，提前采取相应措施进行优化设计。因此，

对于铣削加工领域的研究人员和工程师而言，深入研究颤振问题，探索

有效控制措施是非常有意义的