基于电流变效应的车削颤振预报控制技术的研究-机械工程学报.PDF

第41 卷第4 期 机 械 工 程 学 报 Vol.41 No.4 200 5 年 4 月 CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING Apr. 2 0 0 5 基于电流变效应的车削颤振预报控制 技术的研究* 张永亮 (上海理工大学机械工程学院 上海 200093) 于骏一 (吉林大学机械科学与工程学院 长春 130022) 侯东霞 (南洋理工大学机械与生产工程学院 新加坡 639798) 张守勤 吴 华 (吉林大学生物与农业工程学院 长春 130022) 摘要：将电流变减振技术引入机床切削系统，研制了车床横刀架电流变液减振器。通过流变学动态模量测试方法， 求得了该系统的附加阻尼和附加刚度，并对该系统振动响应特性进行了理论分析。研制开发了基于电流变效应的 车削颤振预报控制系统。预报控制试验结果表明，利用该系统可以对机床切削颤振实施有效的预报控制。 关键词：电流变效应 切削振动 预报控制 + 中图分类号：TH161 .6 析和试验测试。车削颤振预报控制试验结果表明， 0 前言* 利用本文研制的车床横刀架电流变液减振器可以对 随着精密加工、数控加工和计算机集成制造等 机床切削颤振进行有效的控制。 先进制造技术的飞速发展，机床切削颤振在线监控 1 车床横刀架电流变液减振器设计 方法的研究已成为精密加工和自动化加工技术的重 要组成部分之一。 在轴类零件车削加工中，刀架系统往往是最容 预报控制是一种较为理想的切削颤振在线监控 易发生振动的薄弱环节。为了提高车削加工的稳定 方法，它的最大特点是控制动作发生在颤振产生之 性，设计制造了两个结构完全相同的车床横刀架电 前，只要预报系统不发生漏报，并且所采取的控制 流变液减振器，并将它们对称安装在CA6140 型车床 措施又十分有效，加工表面就不会有振痕产生。阻 横刀架的两侧，图 1 是该减振器与车床横刀架的安 尼和刚度是影响机床切削系统动态特性的两个最为 装结构示意图。图 1 中y 方向是车削轴类零件时的 本质的动力学参数，如果能在预报控制过程中适当 振动敏感方向，设计的电流变液减振器主要是用于 地调整机床切削系统的阻尼和刚度，则可对切削颤 控制y 方向振动的，其结构图如图 2 所示。该减振 振实施有效的控制。 器主要由滑动电极组件和固定电极组件两大部分构 近年来兴起的电流变减振技术，是利用电流变 成。滑动电极组件主要由连接板18、绝缘板17、滑 液装置的阻尼和刚度在电场作用下会发生显著变化 动电极支架16、3 个滑动电极板14 和2 个上隔板15 的性质对振动进行控制的技术，它以其控制灵活、 组成，其中滑动电极板14 和上隔板15 由紧固螺钉6 结构简便和响应速度快等优点，日益受到学术界和 紧固在滑动电极支架16 上，滑动电极支架16、绝缘 [1～5] 工程界的普遍关注 。已有学者利用电流