论文车削加工破坏性振动分析及控制对策研究

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1、车削振动主动控制系统设计与实验研究林海波林君焕台州职业技术学院机电工程学院，台州318000DesignandExperimentalResearchonanActiveVibrationControlSystemoftheTurningLINHaiboLINJunhuanDepartmentofMechanicalandElectricalEngineering,TaizhouVocational&TechnicalCollege,Taizhou,China318000摘要：分析了车削加工时振动的一般模型，并根据不

2、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，根据机床的整体振动特性，研究了不同激振频率下的机床稳定性特性，并得出机床稳定频率范围。最后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P1D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。关键词：车削振动模型;P1D控制算法；超磁致执行器；主动振动控制；Abstract:Thegeneralmodelofvibrationwasanalyze

3、dinthispaperwhileturning.Accordingtothedifferentsourcesofvibration,theirownmodelofforceandvibration-displacementweresetup.Accordingtotheoverallvibrationcharacteristicsofmachinetools,thedifferentexcitationfrequencystablecharacteristicsofthemachinewereresearched,

4、andobtainedthestablefrequencyrangeofmachinetool.Undertheimbalanceofmachinemovementforperiodicvibration,AmethodofactivevibrationcontrolsystembasedonPID-controlalgorithmandultra-magneticactuatorwasproposed.Thetestingresultindicatesthattheactivevibrationcontrolsys

5、temcanreducethevibrationeffectivelyandimprovetheProcessingaccuracy・Keywords:Turningvibrationmodel:PIDcontrolalgorithm；Giantmagnetostrictiveactuator；ActiveVibrationControl引言在机械精加丄生产领域中环境及设备的振动对加工精度有很大的影响，工件的加工精度和表面质量是衡量机械加工过程的重要指标.在实际生产过程中，由于机床和工件的变形及机床的运动和位置谋羌的

6、存在，工件绕其轴心并非做旋转运动，而是完成复杂运动，即加工出的横截而为非圆截面o工件尺寸的形成是机床和工件的变形及机床的运动和位置误差的综合作用，所以工件的实际加工尺寸是与具体的车床的粕度及状态密切相关的，是由车床的属性参数和加工参数共同决定的。其中振动、温度与污染是影响机床加工粘度的3个重要因素。切削加工过程屮由于各种干扰因素的存在，切削振动是无法避免的。切削加工过程屮的振动主要冇受迫振动、自由振动、自激振动和混合型振动。这种相对振动对工艺系统影响很大，一方面使切削层参数发生变化，影响切削力的动态变化；另一方面刀具

7、的振动也使加工成形过程中工件表面形成凸凹不平的加工表曲是彩响T件表面粗糙度的重要因素。加工过程小振动形式多样，机理复杂，涉及到工艺系统的多方面因素，因此振动控制应该从总结切削加工中振动规律入手，分析切削系统的振动特点，建立适合车床特性的振动控制模型和措施。在振源与系统Z间采取一定措就，减少振动对加工质量具有重耍影响，保证加工质量。振动控制分振动被动控制和振动主动控制。振动被动控制不需要外界能源，易于实现,经济性与可靠性好，在许多场合下减振效果令人满意，己广泛地在各工程领域屮得到应用。但振动被动控制由于提供的控制力较小

8、难以达到理想的控制效果，且无法适应受控对彖参数的动态改变，部件重量和体积较人等。振动主动控制和振动被动控制相比，山于它具有振动控制效果好，适应性强，冃前已成为国内外振动工程领域的研究热点。其按某种控制规则提供给受控对彖以控制力，改变整个系统的动态特性，冇效地减少受控结构的振动，消除低频、超低频振动信号和剩余的少最高频振动信号。1.车削振动模型分