第6期 2016年6月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2016)06-006704
DOI:10.13462/j.cnki.mmtamt.2016.06.017
No.6 Jun.2016
基于磁流变效应的变参数切削题振抑制方法研究
谷涛，张永亮，洪明
（上海理工大学机械工程学院，上海200093）
摘要：随着我国加工制造业的发展，提高切削加工水平成为发展制造业亟待解决的重要问题，而机床切削额振一直是制约机械加工质量的最重要的因素之一。针对车削产生的额振问题，设计了磁流变车削减振装置，并对其结构及减振机理进行了分析，建立起了磁流变车削装置的动力学模型。对不同波形、峰值及频率电流作用下的切削系统振动响应进行了理论分析及仿真，结果表明：幅值为6A、频率为1Hz的方波电流为此切削系统下的最佳控制电流；此外通过改变实验中电流变化峰值、频率
及波形，将各个参数对减振效果的影响规律进行了研究与探讨。关键词：磁流变；动力学模型；车削试验；MATLAB仿真
中图分类号：TH166TG659
文献标识码：A
Cutting Chatter Suppression Method Research Based on the Variable Parameters
of the Magnetorheological Effect
GU Tao,ZHANG Yong-liang,HONC Ming
(School of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)
Abstract: With the development of manufacturing industry in our country, improving the level of machining has become an important problem urgently to be solved in development of manufacturing industry, while the machine tool cutting chatter is an important factor of influence to cutting quality. To suppress chatter on cut-ting system, a device for turning chatter suppression based on magneto-rheological ( MRF) is developed. The dynamical model of MRF turning device was established through analyzing its working principle and structure. The vibration responses were analyzed theoretically and simulated by MATLAB under different waveforms,peak and frequency of current.The conclusions were drawn that the optimum control current is square wave with amplitude equal to 6A and frequency equal to 1Hz in the turming system of this paper.In addition, the chatter suppressive experiments were conducted under different waveforms, peak and frequency of current, the influence law of above current parameters on chatter suppressive effect was researched and discussed.
Key words: magneto-rheological fluid; dynamical model; cutting experiments; MATLAB simulation
0引言
切削题振是机床闭环切削系统的动态不稳定现象，它发生在切削刀具与工件之间，对产品质量、刀具及机床设备等的危害已毋庸质疑。目前，不少国内外学者对切削额振控制方法进行研究结果表明：各类切削题振控制方法的本质就是在线调整机床切削系统的动态特性，以破坏切削额振产生和发展的条件[14]。
近年来发展起来的半主动控制技术并借助智能材料优良的机-电耦合特性，兼具了主动控制适应性强和被动控制可靠性高的优点，且能耗较低[34]，已逐步应
收稿日期：20150126；修国日期：201503-05
用到切削题振中。通过对磁流变液的流变特性的研究(9)，设计了一种基于剪切模式的减振装置，通过理论建模、仿真分析及切削试验研究施加在减振装置上的电流参数一—波形、幅值及频率的变化对车削系统动特性的影响规律，以探究抑制题振的最佳电流参数，为有效利用磁流变效应控制切削额振，提高加工精度提供理论基础和实践经验。
车床横刀架磁流变减振装置结构及工作原理外圆车前加工过程中，题振的主振方向为图1中
所示的方向一—即加工表面的法线方向。本文研制
*基金项目：国家自然科学基金（51205255）
008919（（6861 万方数据