刀具-夹具内阻尼对铣削刀具系统稳定性影响的研究

马双双 唐委校

(山东大学机械工程学院1，山东 济南 250061；山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室2，山东 济南 250061)



刀具-夹具内阻尼对铣削刀具系统稳定性影响的研究

马双双1唐委校2

(山东大学机械工程学院1，山东 济南 250061；山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室2，山东 济南 250061)

针对铣削刀具系统颤振及振动不稳定的问题，建立了考虑内阻尼影响的刀具-夹具系统动力学模型。基于动力学模型的特征方程，推导了内阻尼矩阵与内外阻尼比之间的关系。根据特征值实部分析法，得出内阻尼对系统稳定性的影响和刀具-夹具之间不同涂层材料和转速对系统内阻尼的影响。仿真分析、随机响应和模态分析表明，内阻尼越大，对系统的振动越具有抑制作用；材料阻尼比越大，系统越稳定；内阻尼与自身材料阻尼比都与振型有关。

高速铣削系统 智能控制器 传感器 动力学模型 固有特性 稳定性 内阻尼 阻尼比 特征方程

Internal damping Damping ratio Vibration mode Characteristic equation

0 引言

内阻尼最初是由Kimball在转子系统中发现的[1]。Kimball[2]用不同材料的转子试验来研究内摩擦，发现过盈配合和非过盈配合工况都有内阻尼的存在。他假设阻尼的滞后作用，使转子轴向一方偏斜或正进动，从而研究内阻尼力的幅值。Lund[3]建立了转子过盈配合的内摩擦动力学模型，认为内阻尼引起的交叉耦合力矩是造成转子不稳定的重要原因。他建立了线性黏性阻尼模型，并分析得到：当转速超过第一临界速度时，反进动对系统稳定性的影响不会超过正进动对稳定性的影响。……