铣削过程非线性动力学的研究进展

第1 8卷第 4期 2 0 1 3年 8月

哈尔滨理工大学学报 J OURNA L O F HARB I N UNI VER S I T Y OF S C I ENC E AND T E CHNOL O GY

V0 1 . 1 8 No . 4

A u g .2 0 1 3

铣削过程非线性动力学的研究进展 吴石， 渠达， 刘献礼， 肖 飞 (哈尔滨理工大学机械动力工程学院，黑龙江哈尔滨 1 5 0 0 8 0 )

摘

要：随着高速铣削技术的发展，铣削过程动力学的传统线性理论已经不能保证所建模型的

精确度，而非线性理论可以更好地解释颤振发生、发展和自稳定的全过程 .考虑铣削过程非线性因

素，是准确预测高速铣削过程中的颤振临界值、工件表面位置误差的前提 .从探讨高速铣削过程非线性动力学发展的角度，分析了动力学模型中非线性因素的来源，介绍了非线性铣削系统再生颤振、分叉与混沌的研究进展，并展望了铣削过程非线性动力学的发展趋势.

关键词：铣削动力学；非线性；颤振；混沌振动中图分类号： T H1 6 4; T G 5 0 1 文献标志码： A 文章编号： 1 0 0 7— 2 6 8 3 ( 2 0 1 3 ) 0 4— 0 0 0 1— 0 6

Th e Pr o g r e s s o f No n l i n e a r Dy n a mi c s R e s e a r c h i n Mi l l i n g Pr o c e s s WU S h i, Q u D a, L I U X i a n l i, X I A O F e i ( S c h o o l o f Me c h a n i c a l nd a P o w e r E n g i n e e r i n g,Ha r b i n U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y, Ha r b i n 1 5 0 0 8 0, C h i n a )

Ab s t r ac t: Wi t h t h e d e v e l o p me n t o f h i g h— s p e e d mi l l i n g t e c h n o l o g y, t h e t r a d i t i o na l l i n e a r d y n a mi c t h e o r y i n mi l l i n g p r o c e s s h a s b e e n u n a b l e

t o e ns u r e t h e a c c u r a c y o f t h e￣un d e d mo d e 1 .Ho we v e r,no n l i n e a r t h e o y r c a n ma k e c l e a r t h e wh o l e p r o c e s s o f o c c u r r e n c e,bl o s s o m a nd s e l f - s t a b i l i z i n g o f t h e c ha t t e r . Co n s i d e r i n g n o n l i n e r a f a c t o r s i n

mi l l i n g p r o c e s s i s t h e p r e mi s e o f p r e d i c t i n g t h e c h a t t e r t h r e s h o l d a n d s u r f a c e l o c a t i o n e ro r o f t h e w o r k p i e c e i n mi l l— i n g p r o c e s s a c c u r a t e l y,i n t h i s p a pe r,f r o m t h e v i e w o f d i s c u s s i n g t he d e v e l o pme n t o f n o n l i n e a r d y n a mi c s i n h i g h - s p e e d mi l l i n g p r o c e s s,t h e s o u r c e o f no n l i n e a r f a c t o r s i n dy n a mi c mo d e l s wa s a na l y z e d,t he d e v e l o p me n t o f r e g e n e r - a t i v e c ha t t e r,b i f u r c a t i o n a n d c h a o s r e s e a r c h i n no n l i n e a r mi l l i n g s y s t e m wa s i n t r o d u c e d,a n d de v e l o pme nt t r e n d s o f

n o n l i n e a r d y n a mi c s i n mi l l i n g p r o c e s s wa s p r o s p e c t e d . Ke y wo r ds: dy n a mi c s o f mi l l i ng p r o c e s s;n o n l i n e a r;c h a t t e r;c h a o s v i

b r a t i o n

极限，在高速、离心力、陀螺效应和动态切削力等多

0引 言 高速铣削作为一种高效切削方式具有较大的材料去除率、高加工精确度、以及加工成本低等优点， 广泛应用于航空、航天、船舶、汽车关键零部件及模

种激励强耦合作用下切削过程的动态特性和失稳机制变得十分复杂 .如果不能准确地进行切削动态稳定性预测，一旦刀具发生颤振将导致不稳定切削，就

会影响加工精确度和产品质量 .颤振是一种不稳定 的自激振动，国内外学者对铣削过程稳定性分析的

具加工等领域.可是高速/超高速加工工况不断趋于 收稿日期： 2 0 1 3— 0 2—1 9

工作集中在从铣削过程动力学模型出发寻找加工过

基金项目：国家自然科学基金 ( 5 1 2 7 5 1 3 9 );国家自然科学基金重点项目( 5 1 2 3 5 0 0 3) 作者简介：吴石 ( 1 9 7 l一 ),男，教授，硕士生导师， E— ma i l: w u s h i 9 7 1 8 1 9@1 6 3 . c o n; r 渠达( 1 9 8 9一),男，硕士研究生； 刘献礼 ( 1 9 6 1一 ),男，教授，博士生导师 .