微铣削中考虑时变切削力系数的颤振稳定性预测

颤振问题严重制约了微铣床的加工效率和加工质量。加工过程中刀具的磨损使得系统的颤振稳定性预测精度逐渐降低。为解决上述问题,引入时变可靠性理论,并用Gamma过程描述刀刃半径随切削时间的变化关系。建立了系统的时变切削力、时变稳定性和时变可靠性模型,分析了给定条件下系统的颤振稳定性和颤振可靠度随加工时间的变化关系。给出了微铣削在高速铣削过程中在给定切深和主轴转速下系统的颤振时变稳定性和颤振时变可靠性的算例研究。研究表明:随着加工时间的增加系统的颤振稳定性逐渐降低,该方法能够更准确的预测出不同加工时间内系统的颤振稳定性。     

高速车铣加工三维颤振的稳定性分析与试验研究

针对立铣刀高速车铣加工,基于其切削原理采用解析法建立三维颤振稳定域的理论模型。在立铣刀四轴车铣加工模态试验基础上,仿真分析了颤振稳定域叶瓣图,结果表明立铣刀高速车铣加工产生颤振的条件与铣刀几何形状、工件材料、铣刀转速、切削深度和机床结构的频率响应函数等密切相关。在进行车铣切削颤振稳定域试验时,其切削力频谱分析的结果表明:当刀齿切入频率起主导作用时,切削过程是无颤振和稳定的;当系统模态频率起主导作用时,将产生颤振并测得切削力和表面粗糙度值都大于或高于无颤振情况。因此该理论模型及仿真结果对立铣刀车铣加工零件的加工效率和加工精度可提供相应的理论指导。     

细长轴切削颤振的稳定性分析和实验研究

为了对细长轴的加工颤振进行稳定性研究,在对细长轴切削颤振机理的研究基础上,建立了刀具和细长轴耦合振动的两自由度系统的再生型颤振分析模型。利用解析法对时滞的动力学方程进行稳定性分析,得出了关于切削宽度和转速的稳定性切削极限图。从结果中可以得出两自由度系统的极限切削宽度比单自由度系统减小了28.6%。该成果可以为柔性零件的高效稳定加工提供理论切削参数。在车铣复合中心上进行了细长轴的切削颤振实验,通过与稳定性极限图的对比,发现实验结果与理论研究相吻合,并且总结出颤振发生前后刀具和细长轴的振动特性变化规律。这种振动特征的变化过程是对加工颤振进行监测和预警的重要识别指标     

机械颤振的在线预报控制

本文讨论了利用微机对机床颤振进行在线预报控制的机理。介绍了用DDS(Dynamic Data System)方法,在时域内分析机床系统的动态特性。文中重点讨论了通过拾取机床的颤振信号,建立DDS模型(AR或ARMA),进而利用DDS模型判别机床动态稳定性,预测颤振的方法,指出机床发生颤振的条件,根据颤振的条件,用微机对机床进行预报控制。从而实现无颤械切削控制。     

变速切削系统振动频率的变化特征

本文主要讨论变速切削系统中颤振频率随机床主轴转速变化的规律。理论分析和试验结果都证明在变速切削中颤振频率随转速呈分段线性锯齿状变化。试验在立式铣床和普通车床上进行。     

时变进给抑制切削颤振的理论分析与实验验证

在分析恒进给加工系统稳定性的基础上，进一步分析了时变进给加工系统的稳定性。计算机模拟结果表明，时变进给切削比单调增大进给切削更能有效地抑制颤振。在一定的条件下，时变进给量变化幅度及变化频率越大，抑振效果越好。在优选条件范围内，时变进给量幅度变化对抑振效果的影响比时变进给量频率变化的要大。不同的时变进给量的变化波形，皆有较好的抑振效果，其中以矩形波的抑振效果最好．实验结果验证了理论分析是成立的。     

小波变换在切削颠振特征提取中的应用

本文利用小波变换的多分辨率特性,首先对切削颤振信号进行小波分解,然后通过主成分分析法对特征小波进行重构,再对重构信号进行特征提取,从而有效地解决了课题基于隐马尔可夫模型（HMM）切削颤振预报的特征提取问题.文章还提出了从时域基于功率分析对颤振信号进行特征提取的新方法,为切削颤振的特征提取提供了新的模式样本.     

切削振动加速度时间历程演化过程的动力学特征

取自刀架的振动加速度时间历程被分为三大部分：无颤振切削状态,过渡切削状态和颤振状态。这里分别从热力学角度和几何角度描述了切削系统的动力学行为,给出了与无颤振切削状态和颤振状态相对应的振动加速度时间序列的概率密度分布和三维重构吸引子。并计算了各阶段的Lyapunov 指数和 Kolmogrov 熵。同时绘制并讨论了Lyapunov 指数和 Kolmogrov 熵与切削加工参数的关系曲线。研究表明： Lyapunov 指数和 Kolmogrov 熵与切削加工参数的关系曲线变化趋势相同,看起来象稳定阈图,这些曲线对切削加工参数的选择具有指导作用。并且,当切削状态从无颤振状态过渡到颤振状态时,Lyapunov 指数和 Kolmogrov 熵将随振动幅值的增大而增大。     

切削颤振的相位特性研究

基于切削颤振动力学模型，分析了切]削颤振的相位特性－工件前后两转切削颤振信号间相位差在颤振建立过程中的变化特征。结果表明，随着颤振的产生，该相位差由无序状态逐渐过渡到相对稳定的状态，并且相位差在颤振产生初期就已经相对稳定。同时对相位差的在线测试方法也进行了深入的研究。结果表明，利用等工件转角间隔采样通过互功率谱密度方法可以实现相位差的精确在线测试。最后对切削颤振的相位特性进行了试验考证。     

切削颤振的在线监测与控制研究现状分析

切削颤振是切削过程中，工件和刀具之间自发产生的振荡，它严重影响机床加工性能。因此，多年来国内外学者针对切削颤振的机理、在线监测和在线控制进行了大量的研究。本文介绍了切削颤振在线监测与控制技术国内外研究现状，分析了现有方法的优缺点，总结了研究中存在的问题，展望了机床颤振的在线监测与控制技术的发展趋势。     

滞后型切削颤振诊断技术的研究

着重讨论了滞后型切削颤振的诊断原理和诊断方法。理论分析和试验结果证明，滞后型切削颤振系统的稳定性和切削力信号Ｆｙ（ｔ）相对于振动加速度信号ｙ（ｔ）的相位差ρ存在某种一一对应的关系。因此，可以通过测量切削过程中切削力信号Ｆｙ（ｔ）相对于振动加速度信号ｙ（ｔ）的相位差ρ的大小来诊断生产现场中发生的颤振是否属于滞后型颤振。试验在普通车床上进行。     

变结构参数的车削颤振建模仿真及控制

针对车削加工中的颤振现象,设计一种车床横刀架的电流变减振装置。首先,根据机床的结构和工作原理,建立基于电流变减振装置的车削系统动力学模型,分析车削系统的阻尼比和刚度对车削稳定性的影响。然后,采用振动响应方差及自相关系数作为颤振预报的综合判据,开发具有在线监测及自适应控制功能的车削颤振神经网络控制系统。最后,进行基于电流变效应的车削颤振神经网络控制试验。结果表明,不同车削条件下,达到最佳减振效果的控制电压不同,该控制系统均可以有效地预报车削颤振并自适应调整控制电压,减小振动响应幅值,抑制车削颤振。     

切削加工系统的稳定性分析

本文根据一台数控车床的实际加工过程,建立了切削系统的动力学模型,并导出了切削过程闭环系统的传递函数。这一动力学模型,概括了再生型颤振和振型耦合颤振原理。稳定性分析所用的结构传递函数和动态切削力系数,是根据切削系统解耦的条件,在切削过程中辩识和测量得到的。稳定性分析得到的极限切削宽度值与切削颤振试驻的实验值,可良好地吻合。稳定性极限值的大小与左刃或者右刃切削方式,走刀量以及切削速度等因素有关。文中建立的切削过程动力学模型和稳定性分析方法,可用于预测加工过程的稳定性。     

时变AR模型的一种定阶方法

自回归（AR）模型的定阶对其分析结果的准确性、效率和可靠性具有重要影响。对时变AR模型的定阶问题进行了深入研究,提出了一种基于采样频率以及分析频率之比的定阶方法。对一质量随时间变化的悬臂梁进行了有限元建模,运用计算所得到的振动响应建立了梁的时变AR模型,利用所提方法进行了该模型的定阶,采用递推最小二乘法对梁的模态频率进行了估计。对一质量时变的悬臂梁进行了试验,对采集的振动响应信号建立了时变AR模型并识别了其振动模态频率。模拟计算和试验结果都表明,提出的时变AR模型定阶方法是有效且可行的,且识别算法具有一定的抗噪性。     

Stability of centre lathes in orthogonal cutting

A medium size centre lathe has been dynamically tested both by forced vibration testing technique and cutting tests. In this investigation the workpiece used is supported by the chuck and a running centre.

The stability chart has been determined by chatter cutting tests and correlated with that predicted using, successively, the model developed by Das and Tobias (1967) and that by Nigm et al. )1872).     

基于似然比检验原理的机床切削颤振早期监测

根据似然比检验原理提出了一种新的机床切削颤振监测统计量，能识别切削过程中产生的信噪比为０．１５的微弱振动成份。文章还就颤振监测工作特性、颤振监测门限值设置等有关问题进行了分析讨论。颤振监测考证试验在一台数控车床上进行。     

Nano-scale stick-slip friction model for the chatter scratch generated by chemical mechanical polishing process

Although Chemical Mechanical Planarization (CMP) process is a still promising technology for the fabrication of the next generation devices, CMP-induced defects tackle further development of CMP process. In particular, even nano-sized scratches generated by CMP process kill the device directly. However mechanism of scratch formation was not clearly understood yet. CMP-induced scratches are classified as razor, chatter mark and skipping scratch. Among them, chatter mark scratch (or chatter scratch) is the most critical defect for the device yield loss. Chatter scratch has a periodic pattern of scars, which is reminiscent of a stick-slip friction pattern. Based on that similarity, stick-slip model was proposed in this paper in order to explain how chatter scratch is formed. And controlling parameters for chatter scratch are defined. During stick period the friction force that exceeds the yield strength of wafer surface makes chatter scratch and the distance between chatter marks is determined by slip period.     

非线性随机振动的时间序列模型

本文研究应用时间序列模型分析非线性随机振动的方法。重点讨论指数自回归模型存在稳定和不稳定极限的条件，研究指数自回归模型的辨识方法，并对车床切削颤振采样序列进行分析。