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摘要：通过对动态切削力的产生过程进行研究，分析切削厚度、进给速度、切削速度等动力参数变化对切削力的影响，进而分析动态切削力对“机床-刀具-工件”组成的振动系统的影响，讨论各参数的影响程度，为机床切削颤振分析与控制方法研究提供理论依据。
关键词：动力参数 颤振 关联分析
0 引言
机床切削时是否产生自激振动——颤振，取决于切削过程和机床结构的动力性，以及他们之间的相互关系，本文通过对动态切削力产生过程的研究，分析切削参数变化对动态切削力的影响。
1 动态切削过程
动态切削过程即产生振动的切削过程，切削力按周期变化，静态（稳态）过程即没有振动的切削过程，切削力是稳定不变的。我们基于车床中切断加工案例对稳态切削过程与动态切削过程进行区分，构建出图一所示的动力学模型。在动力学模型中，仅仅关注工件AB方向上刀具的振动，也就是简化原有的“机床-刀具-工件”构成的振动系统，使之形成单自由度系统。
假设切削过程中无振动现象，则可判定刀具与工件之间是稳定的相对运动的状态。稳态切削力为：F0=f（V0，Vf0，a0，…），式中V0，Vf0，a0常数，系统在F0的影响下不会振动，而是只产生静位移，这就是所谓的稳态切削过程。
切削时，假设材料的缺陷或硬点与刀具接触，则刀具与工件之间会沿AB方向相对振动，分量BC的速度和方向与切削速度方向一致，由此，切削速度始终浮动在V0+dV～V0-dV之间，并且也改变了后刀面相对摩擦速度。分量BC与进给速度方向一致，使得切削厚度在a0+dV～a0-dV之间浮动，进给速度也在Vf0+dVf～Vf0-dVf之间浮动，切削平面也因切削速度、进给速度的调整而产生变化，致使工作前后角出现dr与da的变化。每一项变化都可能造成切削力在F0+dF～F0-dF之间调整，使之形成图二所示的动态切削力。动态切削力能够对“机床-刀具-工件”构成的振动系统产生反作用力，使之形成具有反馈功能的调节环。经试验研究发现，切削厚度a，进给速度Vf，切削速度V对颤振的影响最大，忽略其他因素的影响，动态切削力的变化量为：
2 切削厚度的变化效应——再生效应
切削金属时， 刀具通常会重复前一个刀齿切削过的表面。而已加工的表面往往残留振纹，切刀再次落到上一次刀齿切过的表面时，振纹的存在会使切削厚度有一定幅度的增减，使得切削力产生波动，继而造成刀具与工件之间相对振动，振动过程中有新的振纹产生，久而久之形成恶性循环，振纹的累积造成加工表面颤振，我们把这种现象叫做切削厚度变化效应，即再生效应。
在切削塑性金属且切削速度较高时，一方面金属的流动速度大于塑性变形的速度使剪切变形区缩小；另一方面使切削底层与前刀面接触的一层金属处于微熔状态，形成了润滑油膜，降低了摩擦系数。切削力随切削速度的提高而减小，振动方向偏离切削速度方向。
5 引起颤振的其它原因
刀具前刀面与切屑之间的摩擦，由于切屑形成的周期性，使切削力周期变化，导致颤振产生；刀具后刀面与工件之间的摩擦也会引起摩擦型颤振。
6 结论
由于材料的硬点或缺陷，使刀具-工件之间产生相对振动，形成动态切削力，动态切削力对“机床-刀具-工件”构成的振动系统产生反作用力，使之颤振。并且相关动力参数的调整（如切削厚度、进给速度、切削速度等）会直接影响颤振的效果。
参考文献：
[1]赵宏伟，王晓军，于骏一.机床再生型切削颤振系统稳定性极限预测[J].西南交通大学学报，2003（05）.
[2]勾治践，于骏一.变速切削的研究现状[J].吉林工学院学报（自然科学版），1997（04）.
[3]吴雅著.机床切削系统的颤振及其控制[M].科学出版社，1993.
[4]翁泽宇，鲁建厦，谢伟东，贺兴书.切削颤振控制研究进展[J].浙江工业大学学报，2002（04）.
[5]王景阳.机床切削颤振分析及动态切削过程模拟研究[D].宁夏大学，2014.
基金项目：金属切削加工过程的稳定性研究（14DZY19）。
作者简介：张维兰（1966-），女，达州职业技术学院图书馆，副教授，研究方向：机械加工，热加工。
关键词：动力参数 颤振 关联分析
0 引言
机床切削时是否产生自激振动——颤振，取决于切削过程和机床结构的动力性，以及他们之间的相互关系，本文通过对动态切削力产生过程的研究，分析切削参数变化对动态切削力的影响。
1 动态切削过程
动态切削过程即产生振动的切削过程，切削力按周期变化，静态（稳态）过程即没有振动的切削过程，切削力是稳定不变的。我们基于车床中切断加工案例对稳态切削过程与动态切削过程进行区分，构建出图一所示的动力学模型。在动力学模型中，仅仅关注工件AB方向上刀具的振动，也就是简化原有的“机床-刀具-工件”构成的振动系统，使之形成单自由度系统。
假设切削过程中无振动现象，则可判定刀具与工件之间是稳定的相对运动的状态。稳态切削力为：F0=f（V0，Vf0，a0，…），式中V0，Vf0，a0常数，系统在F0的影响下不会振动，而是只产生静位移，这就是所谓的稳态切削过程。
切削时，假设材料的缺陷或硬点与刀具接触，则刀具与工件之间会沿AB方向相对振动，分量BC的速度和方向与切削速度方向一致，由此，切削速度始终浮动在V0+dV～V0-dV之间，并且也改变了后刀面相对摩擦速度。分量BC与进给速度方向一致，使得切削厚度在a0+dV～a0-dV之间浮动，进给速度也在Vf0+dVf～Vf0-dVf之间浮动，切削平面也因切削速度、进给速度的调整而产生变化，致使工作前后角出现dr与da的变化。每一项变化都可能造成切削力在F0+dF～F0-dF之间调整，使之形成图二所示的动态切削力。动态切削力能够对“机床-刀具-工件”构成的振动系统产生反作用力，使之形成具有反馈功能的调节环。经试验研究发现，切削厚度a，进给速度Vf，切削速度V对颤振的影响最大，忽略其他因素的影响，动态切削力的变化量为：
2 切削厚度的变化效应——再生效应
切削金属时， 刀具通常会重复前一个刀齿切削过的表面。而已加工的表面往往残留振纹，切刀再次落到上一次刀齿切过的表面时，振纹的存在会使切削厚度有一定幅度的增减，使得切削力产生波动，继而造成刀具与工件之间相对振动，振动过程中有新的振纹产生，久而久之形成恶性循环，振纹的累积造成加工表面颤振，我们把这种现象叫做切削厚度变化效应，即再生效应。
在切削塑性金属且切削速度较高时，一方面金属的流动速度大于塑性变形的速度使剪切变形区缩小；另一方面使切削底层与前刀面接触的一层金属处于微熔状态，形成了润滑油膜，降低了摩擦系数。切削力随切削速度的提高而减小，振动方向偏离切削速度方向。
5 引起颤振的其它原因
刀具前刀面与切屑之间的摩擦，由于切屑形成的周期性，使切削力周期变化，导致颤振产生；刀具后刀面与工件之间的摩擦也会引起摩擦型颤振。
6 结论
由于材料的硬点或缺陷，使刀具-工件之间产生相对振动，形成动态切削力，动态切削力对“机床-刀具-工件”构成的振动系统产生反作用力，使之颤振。并且相关动力参数的调整（如切削厚度、进给速度、切削速度等）会直接影响颤振的效果。
参考文献：
[1]赵宏伟，王晓军，于骏一.机床再生型切削颤振系统稳定性极限预测[J].西南交通大学学报，2003（05）.
[2]勾治践，于骏一.变速切削的研究现状[J].吉林工学院学报（自然科学版），1997（04）.
[3]吴雅著.机床切削系统的颤振及其控制[M].科学出版社，1993.
[4]翁泽宇，鲁建厦，谢伟东，贺兴书.切削颤振控制研究进展[J].浙江工业大学学报，2002（04）.
[5]王景阳.机床切削颤振分析及动态切削过程模拟研究[D].宁夏大学，2014.
基金项目：金属切削加工过程的稳定性研究（14DZY19）。
作者简介：张维兰（1966-），女，达州职业技术学院图书馆，副教授，研究方向：机械加工，热加工。