• CN：11-2187/TH
  • ISSN：0577-6686
机械工程学报

机械工程学报 ›› 2016, Vol. 52 ›› Issue (20): 193-200.doi: 10.3901/JME.2016.20.193

• 交叉与前沿 • 上一篇    下一篇

基于四阶矩法车削颤振可靠性研究*

刘宇1, 李天翔2, 刘阔3, 张义民1   

  1. 1. 东北大学机械工程与自动化学院 沈阳 110819；
    2. 华中科技大学机械科学与工程学院 武汉 430074；
    3. 沈阳机床(集团)有限责任公司高档数控机床国家重点实验室 沈阳 110142
  • 出版日期:2016-10-20 发布日期:2016-10-20
  • 作者简介:

    刘宇，男，1980年出生，副教授。主要研究方向为机械结构与系统动力学，振动/噪声测试、分析与控制，运动控制技术。

    E-mail：yuliu@me.neu.edu.cn

  • 基金资助:
    * 国家自然科学基金(51105067，51135003）和国家科技重大专项(2013ZX04011011)资助项目; 20151106收到初稿，20160808收到修 改稿;

Chatter Reliability of Turning Processing System Based on
Fourth Moment Method

LIU Yu1, LI Tianxiang2, LIU Kuo3, ZHANG Yimin1   

  1. 1. School of Mechanical Engineering & Automation， Northeastern University， Shenyang 110819
    , 2. School of Mechanical Science &Engineering， Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074
    , 3. State Key Laboratory of Advanced Numerical Control Machine Tool， Shenyang Machine Tool(Group)Co.， Ltd.， Shenyang 110142);
  • Online:2016-10-20 Published:2016-10-20

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摘要：

再生颤振是影响加工质量、加速刀具磨损、刀具破坏的主要原因。以车削加工为研究对象，针对具有不确定参数的车削加工颤振预测问题，研究车削加工系统结构动态特性参数具有随机特性的情况下颤振可靠性建模及求解问题。定义车削加工过程不出现颤振的概率为颤振可靠度，建立车削加工系统可靠性模型，研究四阶矩法求解可靠度的问题，提出利用颤振可靠性叶瓣图方法进行颤振预测。通过模态试验对一车床进行频响函数测试，采用四阶矩法计算获得了颤振可靠度，并与蒙特卡洛法获得的可靠度相比较。结果表明四阶矩法计算获得的可靠度与蒙特卡洛仿真结果一致性很好，但是四阶矩法计算精度高而且计算耗时远小于蒙特卡洛法。进行颤振可靠性切削试验，通过观察振纹和分析噪声功率谱识别颤振，对典型参数进行验证，试验结果与分析结果一致。

关键词: 颤振, 可靠度, 蒙特卡洛法, 四阶矩法, 车削加工

Abstract:

Regenerative chatter is the main reason of affecting the machining quality, accelerating the tool wear and tool breakage. In order to solve the problem of turning chatter prediction with uncertain parameters, the reliability modeling and solution problem of the turning process system with uncertain parameters is studied. The Single degree of freedom dynamical model of turning processing system is built, and stochastic stability lobes diagram (SLD) model of turning chatter vibration is proposed. Monte Carlo method is adopted to solving the reliability. The case study is given：a CJ0625 lathe is measured to obtain the frequency response function(FRF), and the FRF diagram and SLD of the lathe with uncertainty parameters is shown. For 16 pairs of data of cutting width and spindle speed, the reliability are calculated according to the stochastic SLD and compared with the result of traditional SLD.

Key words: chatter, fourth moment, Monte Carlo, reliability, turning processing

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