薄壁铣削加工颤振稳定性研究综述

卢晓红， 杨 昆， 栾贻函， 侯鹏荣， 顾 瀚

(大连理工大学 精密与特种加工教育部重点实验室，辽宁 大连 116024)

薄壁件具有质量轻、结构紧凑等特点，广泛应用在能源、动力、航空航天、医疗设备等各种领域。薄壁件刚性差，强度弱，在铣削加工过程中，铣刀多个刀刃周期性地参与切削过程，每个刀齿在切削过程中因振纹不同造成切削厚度的变化，容易引发颤振[1]。颤振将降低薄壁铣削加工质量，甚至导致加工失败。因此，要实现薄壁件的高质量加工，颤振稳定性研究势在必行。

本文在总结归纳铣削振动类型基础上，首先按照线性理论到非线性理论的发展脉络，论述了薄壁铣削加工颤振理论模型的研究进展。然后，重点论述了薄壁铣削力模型，对比分析现有薄壁铣削力经验模型、有限元模型及解析模型的优缺点。接着，对薄壁铣削系统稳定性研究的关键因素—系统动态特性进行详细论述。对刀尖频响函数求取方法和薄壁件动态特性研究方法的研究现状及优缺点进行了详细归纳论述和对比分析。深入探讨了频域法和时域法这两种稳定性求解法，并对薄壁铣削加工稳定性判据进行归纳论述。最后，对介观尺度薄壁微铣削相关研究进行归纳分析，并探究了薄壁铣削加工颤振稳定性的研究方向。

1 铣削颤振机理研究

1.1 铣削振动类型

按振动的激励源特性划分，铣削加工过程中的振动主要有三类：自由振动、强迫振动和自激振动。自由振动是由铣削过程中系统受到突然的冲击激励所引起，因为机床内部存在阻尼，所以振动会逐渐衰减；……