基于水射流支撑的细长轴加工振动控制研究

（江苏信息职业技术学院，无锡 214153）

低刚度细长轴在人们的生活中和装备制造业中有着广泛的应用，但往往会因为其具有的特性影响其推广，如细长轴在加工过程中因切削力的作用而容易产生振动误差，该振动严重影响工件的加工质量，有时候还影响加工过程，使得加工中断。针对细长轴加工时产生振动的现象，国内外专家进行了相关研究[1]。Altinas[2]和Budak[3]等对工件切削加工过程中的稳定性进行研究，提出工件加工过程中振动稳定区域的预测模型，可以通过该模型求解出工件加工时的极限切削用量，有效地减小工件的振动。Weck[4]通过对机床的固有动态特性进行研究，可避免工件加工振动。Seguy等[5]分析细长轴在外载荷作用下的各阶模态和谐响应振动，建立细长轴在移动外载荷作用下的振动尺寸误差。Merdol等[6]和Thevenot等[7]分析不同的切削用量对细长轴振动的影响，建立其加工过程在外载荷作用下稳定性模型。Campa等[8]考虑刀具和细长轴之间相互耦合的作用，建立了三维动力学的切削稳定性模型，从而实现细长轴的精加工。

本文将水射流技术运用到细长轴切削加工，通过运用水射流辅助支撑细长轴来提高其刚度，从而减小细长轴在加工过程中的振动。

1 射流冲击模型

本文中的射流由喷嘴射到空气中属于非淹没流体，射流由喷嘴的入口端流入，出口端流出，如图1所示。假设流体在喷嘴中连续流动并不可压缩，应用粘性流体的伯努利方程可以将流体表示为[9-11]：