刀具振动动力浅析及阻尼动力减振

谷瑞达 赵艳春 宁建荣

摘要：本文从动力学角度建立了刀具振动的微分方程，分析了振动的幅频与相频特性，并利用阻尼动力减振方法阐释了减小振动的方法。

关键词：动力学建模;刀具振动;阻尼动力减振

1.刀具振动类型及产生机理

切削过程中刀具的振动可分为受迫振动和自激振动两大类型。受迫振动是外界的激励使系统发生振动，外加激励消失受迫振动就会停止。自激振动是指在没有周期性外力的作用下，由系统内部激发及反馈的相互作用而产生的稳定的周期性振动。通常把在切削工程中刀具与工件之间强烈的相对振动称为颤振。

切削颤振按其物理成因可分为振型耦合型颤振、摩擦型颤振和再生型颤振。其中再生型颤振是引起切削加工刀具颤振的主要原因。在平稳的切削条件下，作用在刀具上的切削力恒定不变，切削厚度均匀。恒定的切削力所引起的刀具变形也是恒定的，而刀具形变的稳定性又反过来保证切屑厚度不变。如果没有其他干扰力的影响切削过程将在平稳中完成。但在实际切削过程中，各种各样的因素将会造成切削力的变化。产生干扰力时，当系统的刚度足够大，额外的形变将会非常小，扰动过去后系统又将恢复到平稳的切削状态，不会影响系统的稳定性。当系统刚度不足时，切削力的变化会引起刀具额外的形变，额外的形变又会引起切屑厚度的变化，切屑厚度的变化又会引起切削力的二次变化，切削力的二次变化又会引起刀具的二次形变。……