功率超声珩磨单颗磨粒耦合颤振模型.pdf

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1、第7期组合机床与自动化加工技术NO．72013年7月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueJu1．2013文章编号：1001—2265(2013)07—0026—02功率超声珩磨单颗磨粒耦合颤振模型术张小强，祝锡晶，王建青，王静(中北大学机械工程与自动化学院，太原030051)摘要：颤振是功率超声珩磨中极易产生的一种动态强烈自激振动现象，是影响工件加工质量和机床加工效率的重要因素之一。在对功率超声珩磨机理研究的基础上，以单颗磨粒工件系统为研究对象，分别建立了功率超声珩磨系统的

2、两自由度非线性耦合颤振物理模型及数学模型，并确定了其微分方程表达式，为进一步寻求抑制、消除颤振策略提供了理论依据。关键词：功率超声珩磨；耦合颤振；动力学模型中图分类号：TG5；TH113文献标识码：ATheModelofSingleAbrasiveCouplingFlutterDuringPowerUltrasonicHoningZHANGXiao-qiang，ZHUXi—jing，WANGJian—qing，WANGJing(CollegeofMechanicalEngineering＆Automatization，NorthUniv

3、ersityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Flutter，adynamicandsevereself—excitedvibrationeasilytoproduceinpowerultrasonicho—ning，isoneoftheimportantfactorsthataffecttheprocessingqualityoftheworkpieceandtheeficiencyofthemachinetoo1．Inthebasisofstudyinmechanismofpowerultra

4、sonichoning，choosingsingleab-rasiveandworkpieceasresearchobjects，respectivelyestablishedthephysicalandmathematicalofpowerultrasonichoningnonlinearsystemwithtwodegreesoffreedomofcouplingflutter，anddeterminedthedifferentialexpressionofthemodel，andprovidedatheoreticalbasisf

5、ortofurtherseekingthestrategyforrepressingandeliminatingtheflutter．Keywords：powerultrasonichoning；couplingflutter；dynamicmodel理与模型。切削颤振按物理形成原因可以分为三O引言类，包括振型耦合颤振、摩擦型颤振和再生型颤振。机床进行切削加工时，刀具与工件之间会产生强其中再生型颤振被普通认识，且为最主要的激振机烈的相对振动，通常将这种振动称为“颤振”。颤振是制，目前的研究大部分集中于再生型颤振中。切削过程中的一种不稳定

6、现象，属于自激振动。激振自激振动由三个部分组成，包括非振荡性能源、具有反馈性的控制和调节系统、振动系统。其中，非振荡性能源用于提供系统所需的能量，具有反馈性图1自激振动系统的控制和调节系统将系统所产生的交变运动量变换1耦合型颤振理论为交变力，并将此交变力反馈到振动系统，用以维持振动的继续进行。由于颤振是由系统内部的自激颤振，一种机械加工中有副作用的振动，已经受振动和反馈所产生，因此对颤振的研究比对强迫振到了广泛学者的重视与研究。振型耦合颤振是指在动的研究和控制困难得多。对于自激振动而言，要振动系统中，两个方向上的刚度相近，所引起两个固产

7、生需要满足两个必要的条件：第一，加工系统在平有振型相接近时而引起的颤振。振型耦合颤振理论衡点附近具有不稳定性；第二，有能够使系统工作点由Tlusty首先提出，Tlusty从动力学角度提出了刀具略微偏离平衡点的偶然扰动。因此可知，颤振的产与工件的相互作用模型，并建立了切削颤振的振型生也需要外界的激励，但颤振是一种特殊的“扰激振耦合理论，从理论上解决了颤振在动力学方面的问动”，因为它总是发生于某一偶然的外界扰动。题，这为切削加工过程的颤振稳定性研究提供了理对于自激振动，可以由图1表示其包括的三个论基础。此后国内外许多研究者也对该理论进部分之

8、间的关系。行了研究。于骏一等研究者利用耦合颤振的模型，要对机床颤振进行研究，首先要研究颤振的机研究了机床主轴刚度方位对切削稳定性的影响。。。收稿日期：2012—12—06基金项目：国家自然科学基金(5127