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1、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,等刀具-夹具内阻尼对铣削刀具系统稳定性影响的研究ResearchontheInfluenceoftheInternalDampingofTool-fixtureonStabilityofMillingToolSystem12马双双唐委校12(山东大学机械工程学院,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,山东济南250061)摘要: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
2、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。关键词: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中图分类号:TH-3;TP2文献标志码:ADOI:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201611010Abstract:Tosolvetheproblemofinstabilitycausedbyflutterandvibrationinmillingtoolsystem,a
3、dynamicalmodelofthetool-fixturesystemisestablishedwithconsiderationoftheinfluenceofinternaldamping.Basedonthecharacteristicequationofdynamicsmodel,therelationshipbetweeninternaldampingmatrixandinternal/externaldampingratioisdeduced.Accordingtothemethodofeigenvaluerealpartanalysis,theinfluenceofin
4、ternaldampingonsystemstabilityandtheinfluenceofdifferentcoatingmaterialsbetweentool-fixtureandtherotationalspeedontheinternaldampingofsystemareobtained.Thesimulationanalysis,randomresponseandmodalanalysisshowthatthelargertheinternaldampingis,themoreinhibitionofthevibrationofthesystemis;thelargert
5、hematerialdampingratiois,thegreaterthestabilityofthesystemis;internaldampingandmaterialdampingratioarebothrelatedtovibrationmode.Keywords:HighspeedmillingsystemIntelligentconfrollerSensorDynamicsmodelInternaldampingInherentcharacteristicStabilityInternaldampingDampingratioVibrationmodeCharacteris
6、ticequation设计,建立了离散的数学模型,提出了参数标定和计算0引言切削的算法,试验验证了该数学模型的有效性。[7]内阻尼最初是由Kimball在转子系统中发现F.Forestier首次提出基于模型的刀尖传递函数的方[1][2]的。Kimball用不同材料的转子试验来研究内摩法,为了确定合适的切削条件和颤振稳定性,建立了主擦,发现过盈配合和非过盈配合工况都有内阻尼的存轴-SVDH-工具系统的动力学模型。Indperger和[8]在。他假设阻尼的滞后作用,使转子轴向一方偏斜或Stepan建立了高速铣削机床的稳定性图表,得出振[3]动频率的flip分叉和不稳定区域。何国毅和何国威[9
7、]正进动,从而研究内阻尼力的幅值。Lund建立了转子过盈配合的内摩擦动力学模型,认为内阻尼引起的为了分析切削过程中刀具的颤振问题,从实际金属切交叉耦合力矩是造成转子不稳定的重要原因。他建立削加工出发,采用力学角度解释非线性颤振的机理,得[10]了线性黏性阻尼模型,并分析得到:当转速超过第一临出颤振发生条件。贾方将混沌控制引入颤振控制,界速度时,反进动对系统稳定性的影响不会超过正进研制出智能控制器、传感器,实现对金属切削颤振的精[11
