基于水射流支撑的细长轴加工振动控制研究

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1、研究论文基于水射流支撑的细长轴加工振动控制研究吴利明(江苏信息职业技术学院，无锡214153)[摘要】振动严重影响细长轴的加工质量，由于细长轴类长径比大、刚性差，故很难控制其切削过程产生的振动j本文从振动的角度对细长轴切削时变形情况进行了分析，建立其振动的数学模型，并提出运用水射流辅助支撑来控制细长轴在切削过程中的振动。最后，对细长轴在有无水射流辅助支撑作用下进行了试验对比分析。，结果表明，水射流辅助支撑可很好地控制细长轴加工振动，为提高细长轴的精度提供理论指导关键词：细长轴；振动；数学模型；射流ResearchonVibrationCont

2、rolofSlenderShaftMachiningBasedonJetSupportorWULiming(JiangsuCollegeofInformationTechnology,Wuxi214153，China)【ABSTRACT】Vibrationseriouslyaffectsthemachiningqualityofslendershaft．Itisverydifficulttocontrolthevibra—tionduetoitsbiglength—diameterratios，poorrigidity．Thisarticle

3、analyzesthefeaturesofdeformationofslendershaftonmachiningfromtheangleofvibration，establishesamathematicalmodelofslendershaftvibration，andproposedusingwa—terjetsupporttocontrolthevibrationofslendershaftinthemachiningprocess．Finally，experimentsontheslendershaftinanhydrousjeta

4、ssistedsupportarecarriedout，comparedandanalysed．Theresultsshowthat，waterjetassistedsupportcanwellreducethemachiningvibrationofslendershaft，providingtheoreticalguidancetoimprovethequalityofslendershaft．Keywords：Slendershaft；Vibration；Mathematicalmodel；JetDOl：10．16080／j．issnl

5、671—833x．2016．17．103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⋯jAhinas

6、21和Budak

7、31等对工件切削加T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T时的极限切削用量，有效地减小工件的振动。Weckl4】通过对机床的固有动态特性进行研究，可

8、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等旧1和Thevenot等【71分析不同的切削用量对细长轴振动的影响，建立其加T过程在外载荷作用下稳定性模型。Campa等【81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南喷嘴射到空气巾属于非淹没流体，射流由喷嘴的入

9、口端流人，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一一“：鲁+等=鲁+等，(1)式中，P．、P，为流体流过喷嘴人口、出口流体产生的压力；V．、v：为流体流过喷嘴入口、出口的均速；P．、P：为流体流过喷嘴前、后的密度。射流在喷嘴中流动可简化成流动参数只在某个方向有变化而其他方向的变化忽略不计的一元流动问题，并射流在喷嘴中连续流动，即可得下式：Pl。1，l‘AI=P!·V2‘A2，(2)2016年第17期·航窄制造技术103研究论文式中，A。、A：为流体流过喷嘴入、出13截面的面积。本文

10、中喷嘴横截面为圆形，则喷嘴人、出1：3截面的面积A。、A：可以表示为A，=丌．譬，A：=丌Pl=Pz·以24’式中，dl、姨为喷嘴人口、出1：3直径。联立式(1)～