混联驱动三维椭圆振动切削颤振辨识方法的研究

椭圆振动辅助切削作为近年来最具有发展潜力的超精密车削加工方式之一,其特有的间歇性切削特性与摩擦力逆转特性使其不但能够改善加工过程中的材料可加工性,而且能有效的抑制颤振现象。然而针对三维椭圆振动辅助切削过程中的颤振研究目前尚无过多报道。在一种混联驱动三维椭圆振动辅助切削机构的基础上,采用经验模型分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)方法,提取三维椭圆振动辅助切削过程信号的特征量,并选取对颤振敏感的内模函数(Intrinsic Mode Function,IMF)的特征量,辨识三维椭圆振动辅助切削过程中颤振发生的现象。通过搭建三维椭圆振动辅助切削平台与采集位移信号的分析情况来验证了提出的混联压电式三维椭圆振动辅助切削过程颤振,为三维椭圆振动辅助切削的深入研究提供基础。     

钛合金车削加工试验切削振动的分析

文章就钛合金车削加工试验过程中出现的振动切削信号,应用d B2小波分解切削力信号并根据Mallet算法重构动态振动切削力信号,重构信号切削阶段振幅恒定,具有强迫振动的特征。应用分段周期图法对重构的信号进行功率谱分析,确定振动基频,发现与主轴的转动频率一致,分析了产生振动的主要原因为轴向定位不准确和同轴度误差引起的不平衡离心力。通过车限位台阶面和试验机床上重做中心孔,消除了切削振动。     

低频振动切削的实验研究及机理分析

为了深入揭示振动切削中切削裂纹萌生和成屑机理,建立并调试了低频振动切削实验系统;采用计算机控制的压电陶瓷为驱动元件的微驱动刀架,作为振动源,用SDC系列测力仪对切削力进行测量,由反馈信号测量系统得到真实刀尖的运动参数,便于修正理论给定参数值;进行相同刀具几何参数条件下的低频振动切削实验和普通切削实验,得出不同振动频率、不同切削速度对切削过程和结果（切削力、已加工工件表面）的影响,并与相同切削用量条件下普通切削实验相比较。     

弧齿锥齿轮铣齿机切削系统时序辨识

为了提高弧齿轮加工精度和切齿效率，提出弧齿锥齿轮铣齿机切削系统的时序分时建模系统辨识方法，通过对Y2250型铣齿机工件主轴垂直和水平方向的振动测试，应用研制开发的时间序列分时建模程序包，得出该机床固定安装法的切削系统模型，并进行了模态分析及时序谱分析。噪声方差很小，辨识结果具有较高的可信度。     

主轴切削加工振动测试信号的EEMD提纯

针对主轴切削加工状态下的转子振动测试信号存在噪声干扰严重的问题,提出一种基于EEMD信号处理技术的加工振动测试信号提纯方法,该方法能够有效滤除噪声干扰实现信号提纯,并且该方法能够解决加工状态下转子振动测试信号非平稳特征的有效提取,相比于EMD方法能够有效避免模态混叠现象的发生,具有更好的信号处理效果,通过仿真分析和实验验证本方法在主轴加工状态下的转子振动测试信号提纯中具有很好的效果。该方法为主轴切削加工状态下的故障诊断提供必要的基础。     

基于切削噪声测试的数控加工颤振识别系统

通过对机床切削过程中产生的噪声进行测量和分析,采用时域与频域相结合的方法判断机床是否产生切削颤振.采用虚拟仪器的思想,开发了"基于切削噪声测试的数控加工颤振识别系统".系统硬件部分采用普通麦克风与计算机声卡进行切削噪声信号的采集;软件部分分为:信号采集,信号分析以及噪声回放三个模块.实验证明,该系统测试方法简单,判断结果准确.     

机床切削噪声源的几种鉴别方法

一、概述 机床的噪声分为结构噪声和切削噪声。对于结构噪声源的鉴别,目前广泛采用频率分析法。这种方法是在机床空运转状态下,用声级计测取空运转噪声,计算出噪声的自谱(又称为自功率谱),再将机床各运动件的工作频率(如传动齿轮的啮合频率、滚动轴承的运转频率等)与谱图中各谱峰频率相比较,当某一运动件的工作频率等于某一谱峰频率时,即认为该运动件为一个噪声源。频率分析法简单易行,已广泛用于机床结构噪声源的鉴别,特别是对于通用机床,共主轴转速范围宽,传动链长,运动部件多,频率分析法能方便地鉴别出结构噪声的主要声源。然而,对于切削…     

高速切削加工过程振动预测技术

高速切削加工参数选择不合理会导致切削振动,切削过程中振动引起的不稳定切削会产生一系列不良的影响,切削振动的预测将有助于优化高速切削加工过程,提高切削加工表面质量和加工效率.概述了高速切削加工过程中颤振产生的机理与类型,并分析了切削颤振的影响因素;对切削加工过程稳定性预测进行了报道,重点论述了切削稳定性的影响因素;对切削振动辨识与预测方面的研究成果进行了总结.指出了切削加工过程振动预测技术的未来发展趋势.     

基于振动相对量法的齿轮敲击振动辨识

整车转毂振动测试中测得的手动变速器箱体振动信号包含了多种部件的振动信号,传统方法无法从测试信号中直接获取齿轮敲击振动信号,故无法定量评价齿轮敲击振动水平。本文提出了运用敲击振动相对量来辨识齿轮敲击振动的方法。该方法首先对箱体振动信号进行人耳特性滤波,然后进行回归和平滑处理获得稳态振动信号。将滤波后的振动信号减去稳态振动信号,得到的振动相对量即为非承载齿轮对的瞬态敲击振动信号,最终可辨识出齿轮敲击振动的发生时刻、频率范围和水平。在实车试验中,采用该方法在3.5s的测试时间内,识别出振动相对量最大的134个齿轮敲击振动信号,其发生时刻与敲击振动信号回放得到的134个敲击噪声发生时刻完全相同,辨识结果与人的主观感受一致,即准确辨识出了齿轮敲击振动。得到的辨识结果可用于定量评价齿轮敲击振动水平,校核理论模型的正确性,研究不同参数对齿轮敲击振动水平的影响规律,找出关键影响因素并优化处理,从而改善齿轮敲击性能。     

单激励超声振动车削装置的结构及其切削方式优化

设计单激励超声振动车削装置通常采用车刀轴向与变幅杆轴向相垂直的结构,切削方式比较单一,主要采用主切削力方向振动的方式进行加工。本文分析了现有结构及切削方式的不足,提出车刀轴向与变幅杆轴向一致的结构,并采取新的复合振动。根据原理进行分析,通过AdvantEdge FEM进行仿真,论证新结构及切削方式的可行性,并指出脆硬材料和塑性材料在超声振动车削中的不同之处。     

基于小波包分析和Elman网络的切削表面粗糙度预测方法

提出了一种基于松散型小波网络的切削表面粗糙度预测方法。结合切削参数和切削振动理论,建立了预测网络结构,为避免频域混叠,采用小波包改进算法来实现振动信号去噪。根据振动加速度及切削参数,利用Elman网络的非线性映射和学习机制,实现切削表面粗糙度的实时在线预测。为减少训练时间,用遗传算法对网络权重进行预先优化。实验表明,该方法的预测误差小于3%。     

主动隔振与动力吸振器的联合减振研究

针对单层主动隔振系统，研究主动隔振对隔振对象振幅的影响。发现存在临界频率，对于临界频率以下的激励，主动隔振会加剧隔振对象的振动。临界频率是阻尼的函数，选择合适的阻尼可使临界频率尽量小，但存在下限。引入动力吸振器能有效降低隔振对象低频响应的振幅，分析表明，对于舰船的低频噪声，主动隔振与动力吸振器联合减振是一种有效的综合治理方法。     

引线键合劈刀超声振动信号的时频分析

采用激光Doppler非接触测试方法，提取芯片封装引线键合工艺的关键部件——劈刀末端的超声振动信号。利用时频联合分析方法将劈刀末端振动信号拓展到时频域分析。结果表明，相比于单纯的时域或频域分析，时频联合分析更清楚地描述键合过程劈刀末端振动在时频域的动态变化特性，包括谐波成分、频率漂移、能量变化等丰富的信息，有助于深入理解键合点的形成过程。而且，时频分析可作为键合成功或失败的一种识别方法。     

Electromagnetic actuator for determining frequency response functions of dynamic modal testing on milling tool

Machine tools are the main driving forces of industrialization of a country. However, poor machinability because of chatter vibration results in poor surface quality, excessive noise, and reduced material removal rate. Modal testing is a useful method to investigate dynamic properties of a cutting tool system and improve material removal rate. However, at present, modal testing using impact hammer is limited by certain problems. This paper developed a non-contacting electromagnetic actuator (EMA) to determine frequency response functions (FRFs) under amplitude and speed dependencies of cutting milling tools. The geometry was designed using magnetic circuit analysis and generalized machined theory before finite element analysis was conducted using magnetostatic-ansys software. Next, EMA was used as a contacting and non-contacting exciter of a conventional milling machine to determine the FRFs and dynamic properties of milling tool with amplitude and speed dependencies including comparison with static FRFs. Subsequently, dynamic properties and FRFs are used to establish stability lobe diagram. Stability lobe diagram also shows an improvement of up to 5% of depth of cut at lower spindle speed. In conclusion, by generating force that applies to static and dynamic modal testing, an EMA can determine dynamic properties and stability lobe diagram for increasing material removal rate and production rate.     

切削与振动联合测试诊断机床整机薄弱环节

通过对机床进行切削实验和振动实验,用这种联合的测试手段分析出机床整机的薄弱环节。首先,对机床进行整机模态实验分析,得到整机固有频率和振型,对其动态特性有一些初步掌握。其次,在机床进行切削实验过程中,采集记录时域下的切削力数据。通过快速傅里叶变换,在频域下对该数据进行分析,找出切削力较大时所对应的频率。最后,结合切削力测试结果和整机模态测试结果进行对比分析,找出在切削过程中切削力较大值所对应的频率恰好与整机某一阶次固有频率相重合。通过分析该阶次所对应的振型,找出整机的薄弱环节。     

皮革裁剪头设计及动力学分析

皮革裁剪是皮革加工流程中一道关键工序,在诸多皮革裁剪中,电动式皮革裁剪以方便、高效等特性提高了皮革裁剪的效率,但电动式裁剪亦存在噪声大、切割精度低等缺点.针对电动式皮革裁剪存在的振动噪声大、切割精度低等问题,通过提供一种电动式皮革裁剪头的设计方案,分析了影响其振动噪声、切割速度、切割精度的因素;对设计模型进行了运动学仿真,分析了刀头部分的运动状况、产生动不平衡的原因及改进方法;使用ANSYS软件,对伸缩杆进行了受力分析,得到了伸缩杆的受力情况.研究结果表明,电动工皮革裁剪产生的振动噪声与惯性力有关,而惯性力的产生源于动不平衡性,此外伸缩杆的受力变形会影响切割精度.     

Development of a novel boring tool with anisotropic dynamic stiffness to avoid chatter vibration in cutting: Part 1: Design of anisotropic structure to attain infinite dynamic stiffness

This paper presents a novel design method of the anisotropic structure to attain infinite dynamic stiffness to avoid chatter vibration in boring operations. Because a long and slender tool is used for boring operations, the stiffness of the tool holder is likely to decrease, resulting in low chatter stability. Although it is difficult to improve the stiffness of the boring holder itself, the nominal dynamic stiffness for the cutting process can be improved by designing an appropriate anisotropy in the dynamic stiffness of the boring tool. In this study, we formulate a theoretical relationship between the mechanical structural dynamics and chatter stability in boring operation and present the basic concept of tool design with anisotropic structure. In the actual tool design, ideal anisotropy may not be realized because of the influence of design error. Therefore, an analytical study was conducted to clarify the influence of the design error on the vibration suppression effect. Analytical investigations verified that the similarity of the frequency response functions in the modal coordinate system and the design of the compliance ratio according to the machining conditions are important. Furthermore, we designed a boring tool with an anisotropic structure which can achieve the proposed anisotropic dynamics. The frequency response function was evaluated utilizing FEM analysis. The estimated anisotropic dynamics of the proposed structure could significantly improve the nominal dynamics for boring operations.     

切削与振动联合测试诊断机床整机薄弱环节

通过对机床进行切削实验和振动实验联合的测试手段分析出机床整机的薄弱环节.首先,对机床进行整机模态实验分析,得到整机固有频率和振型,对其动态特性有一些初步掌握.其次,在机床进行切削实验过程中,采集记录时域下的切削力数据.通过快速傅里叶变换,在频域下对该数据进行分析,找出切削力较大时所对应的频率.最后,结合切削力测试结果和整机模态测试结果进行对比分析,找出在切削过程中切削力较大值所对应的频率恰好与整机某一阶次固有频率相重合.通过分析该阶次所对应的振型,找出整机的薄弱环节.     

离心压缩机机壳在基频气动力激励下的振动噪声研究

研究了离心压缩机机壳在内部基频气动力激励下的振动辐射噪声。考虑机壳与轮盘、轮盖之间的间隙,采用SSTk-co湍流模型模拟了离心压缩机的整机三维非定常流场,得到蜗壳内表面的脉动压力,然后将脉动压力的基频部分加载到蜗壳上,模拟离心压缩机蜗壳在非定常气动力激励下的振动噪声。研究表明：机壳内壁面基频压力脉动主要分布在无叶扩压器靠近叶轮出口一侧;机壳主要基频振动噪声源位于蜗壳靠近出口管道一侧;该离心压缩机机壳基频振动位移幅值很小,最大振动位移仅为11．8×10^-9m,因此可以忽略机壳的基频振动对离心压缩机运行安全性的影响。     

Quasi-Static and Dynamic Behaviors of Helical Gear System with Manufacturing Errors

Time?varying mesh stiffness(TVMS) and gear errors include short?term and long?term components are the two main internal dynamic excitations for gear transmission. The coupling relationship between the two factors is usually neglected in the traditional quasi-static and dynamic behaviors analysis of gear system. This paper investigates the influence of short?term and long?term components of manufacturing errors on quasi?static and dynamic behaviors of helical gear system considering the coupling relationship between TVMS and gear errors. The TVMS, loaded static transmission error(LSTE) and loaded composite mesh error(LCMS) are determined using an improved loaded tooth contact analysis(LTCA) model. Considering the structure of shaft, as well as the direction of power flow and bearing location, a precise generalized finite element dynamic model of helical gear system is developed, and the dynamic responses of the system are obtained by numerical integration method. The results suggest that lighter loading conditions result in smaller mesh stiffness and stronger vibration, and the corresponding resonance speeds of the system become lower. Long?term components of manufacturing errors lead to the appearance of sideband frequency components in frequency spectrum of dynamic responses. The sideband frequency components are predominant under light loading conditions. With the increase of output torque, the mesh frequency and its harmonics components tend to be enhanced relative to sideband frequency components. This study can provide effective reference for low noise design of gear transmission.