冲击阻尼建模及其减振车刀设计

作者：王熙; 杨毅青

来源：2018年全国固体力学学术会议, 中国黑龙江哈尔滨, 2018-11-23.

• 冲击阻尼
• 径向加速度

在内圆车削过程中特别是车削深孔时,径向力虽然不做功,但会造成工件振动或引起变形,影响加工精度和己加工表面质量。凭借设计简单、抗干扰能力强、减振效果好等优点,冲击阻尼应用于车刀减振具有广阔的发展前景。本文首先将冲击阻尼器应用于悬臂梁模型,通过建模、仿真、参数优化与实验验证开展冲击阻尼机理研究,基于阻尼效率进行响应类型划分,探索不同响应类型下的颗粒碰撞速度变化,揭示阻尼器设计参数对线性与非线性响应的影响规律。基于冲击阻尼原理设计内圆减振车刀并进行切削实验。研究发现,由于冲击阻尼器的存在,对于不同的切削参数与阻尼参数,切削过程表现为线性状态与非线性状态。线性状态情况下,可通过合理选择阻尼参数使阻尼效果最大化;非线性状态情况下,运用模拟退火算法优化质量比、单侧间隙、恢复力系数、切削力（通过车削颤振理论模型预测特定切削参数下的切削力）等变量使减振车刀一阶模态负实部达到最大,即车削过程尽可能处于平稳状态。实验结果表明,当转速n=550r/min,进给量f=0.1mm/r,切削深度a=0.2mm时,内置冲击阻尼器可使长径比为7的内圆车刀径向加速度由40m/s2下降到20m/s2;工件（铝合金7075）表面粗糙度由Ra4.62μm下降到Ral.95μm。

• 单位
  北京航空航天大学; 自动化学院