车削铝棒时刀具三向振动测试的试验设计+CAD图纸(3)
1.2研究现状
近些年以来，国际上许多学者专家也正着手从事研究机床切削系统稳定性极限预测方面的工作。像美国、英国等西方发达国家学者的研究工作比较有代表性，取得较大的理论性进展，在机械振动研究领域上作出很多开创性的工作，成绩显著，使得原本比较朦胧的预测假设通过不懈研究转变成为可以操作的方法。国内很多专家学者也对车削振动方面的研究做出来卓越贡献。孟华等[1]通过利用QLVC-ZSA1振动信号分析仪及加速度传感器，对数控车床在不同切削要素的车削过程中刀具的振动响应进行了测试及量化研究，绘制出了刀具振动加速度信号的时域曲线以及刀具振动的自功率谱密度曲线。邵明辉等[2]通过利用加速度传感器及QLVC-ZSA1振动信号分析仪测试得出随着材料的去除，在数控车床在车削过程中刀具振动响应的变化规律，得到了刀具振动加速度信号的自功率谱密度曲线以及时域曲线。郭庆斌等[3]通过利用超精密车床精密车削LY-12铝合金，研究了切削速度、切削深度和进给量对主轴和刀具切削振动的影响及变化规律。表明主轴的振动随切削速度的增加而平稳增加，在高速时成为主要振动，而刀具在低速时振动很大，随着切削速度的增加而迅速降低。吕苗荣等[4]通过采集车刀切削过程中的振动信号，对其进行时域与频谱分析，找出影响振动信号的主要因素。采用信号的模式滤波法将车刀振动信号分解为一系列子波信号，研究不同工况下车刀子波参数分布的差异性，结合数字化音频技术实现了子波的分类、分离与识别处理，并最终将这些子波在β2－α特征平面内划分为17个不同的区域，获得了每个特征区域子波参数分布与车刀工况之间的联系。在此基础上开展了不同工况特征区域车刀振动子波参数变化规律的研究。邵明辉等[5]通过建立车削过程中工件的振动力学模型，得出工件振动能量的解析公式。利用QLVC-ZSA1型振动信号分析仪，测试刀具在不同进给速度下的三向振动响应。李顺才等[6]建立了车削工件在有顶针和无顶针约束时的纵向振动力学模型，导出了工件纵向自振频率的时变方程，将工件当作时变边界弹性体，考虑车削过程中工件尺寸及质量的变化，研究出了工件纵向自振频率的时变特性。张建国等[7]采用圆弧刃金刚石刀具对单晶硅(100)晶面进行了超精密车削，研究了单晶硅超精密车削时刀具振动频谱分布与切削参数的关系，并对刀具振动频谱的变化规律及其演变机理进行了分析。得出刀具振动频谱分布与刀具和单晶硅接触方式、单晶硅微纳去除模式密切相关。汤铭权等[8]对超声振动切翔不锈钢进行试验研究，分别就切削速度、进给量对刀具磨损的影响问题进行论述，分析了振切时刀具磨损的原因，提出了减小磨损的一些措施。韩贤国等[9]针对车削过程中工件受轴向移动三文切削力的动态作用，建立车削轴的振动力学模型，其中考虑被加工轴的直径和质量变化的影响。用Matlab软件对振动模型的运动方程进行数值求解，得到在不同车削条件下直径和质量随时间变化的轴的振动响应。郭丹枫[10]等针对振动信号处理，采用窗函数法设计有限冲激响应数字滤波器，并基于快速傅里叶变换算法来说明振动信号的基本处理方法—时频域处理方法，并用MATLAB进行仿真，结果表明，所提出的设计及算法简洁，易于实现，其可行性强。林海波等[11]分析了车削加工时振动的一般模型，并根据不同车削振动来源建立了它们各自的振动力与振动位移关系模型。针对机床运动失衡下的周期性振动，提出了一种振动主动控制方法。设计了基于PID控制算法与超磁致执行器的车削振动主动控制系统。通过数字仿真与现场试验，表明所设计的车削振动主动控制系统能有效地降低车削振动，提高车削加工精度。卢泽生等[12]建立了振动切削中切削力的数学模型，进行振动切削中频率对切削力影响机理的研究，并通过数值模拟的方法，第一次将精密振动切削中频率对切削力的影响规律给出了理论性的结论，并且对在切削过程中不同的振动切削条件下，切削力随切削参数变化的变化规律做出了细致的研究。贾兴民等[13]针对钛合金材料的难加工性，基于正交试验，研究了工艺参数对切削力、切削振动等影响规律，提出了综合考虑切削力、切削振动的工艺参数优化方法。张明强等[14]从理论上证实了使用浮动跟刀架能有效地补偿控制振动以减少径向振型的振幅，从而明显地减小细长轴的加工误差。周晓勤等[15]研究了时变主轴转速对再生切削系统动态响应的影响，揭示了再生切削系统动态响应的频率、相继两转切削间的相移和互功率等谐参数对主轴转速依赖的一些新特征。李晓刚[16]借助仿真技术，Matlab/Simulink对运输包装系统随机振动进行了频域分析，得到了内装产品及易损零件随机振动加速度响应的幅值频谱和功率谱密度。谢新伟等[17]介绍了细长轴的常见振动理论和在主车削力作用下细长轴的动特性。然后通过有限元法仿真了细长轴振动的模态特性。通过比较分析，从理论上证实了使用浮动跟刀架能有效地补偿控制振动以减少径向振型的振幅，从而明显地减小细长轴的加工误差。赵海涛等[18]通过有限元法仿真了细长轴振动的模态，对比改进前后的细长轴的一阶振型，从理论上证实了使用浮动跟刀架能有效地补偿控制振动以减少径向振型的振幅，从而明显地减小了细长轴的加工误差。李康举等[19]通过理论分析和切削振动正交实验，得到影响铣削加工振动的主要因素为主轴转速、轴向切削深度、进给速度和径向切削深度四个参量。曹新林[20]根据工件表面上的声音和振纹将切削振动分为三种：低频振动， 中频振动和高频振动并对三种振动的声音进行详细的介绍，加工时产生的纹理以及主要产生的情况。陈浩[21]有针对性的从几个方面对自激振动采取相应的消振措施， 通过对振动的特点分析从而提出刀具控制的措施 ；付连宇等[22]提出了根据机床切削稳定性的变化规律从而自寻优调整机床主轴转速的抑振新方法。熊文陵[23]从调整振源的频率、减小激振力、提高工艺系统的刚性及阻尼能力、消振和隔振等几方面入手，提出了消振隔振的措施，从而确保零部件加工质量；张文东等[24]论述了在机加工过程中车削振动产生的原因，通过对装夹工件、机床测控、车削用量以及刀具磨损等方面的研究提出了减小振动的方法和建议，并且就车削过程中产生的振动及其对加工的影响进行了简单地描述，对车削过程中产生自激振动的因素及其特点进行了描述和分析；