李建博++李晋++刘宏伟++王海民

[摘 要]本文主要阐述了金属在加工工艺过程当中颤振控制技术目前的研究现状以及最新进展，并且依据颤振现象发生出现的原因以及其特点，我们将其控制策略又进行细致划分，一种是对于机床结构进行控制，另外一种则是对于切削的过程进行控制，其中，对于机床结构的控制还可以更进一步的又细分成主动控制、被动控制以及半主动控制，并且从中归纳总结前人所作出的研究，从中作出分析处理，对于现今状况的进展也作出了调查研究。目前对于切削过程当中出现的颤振控制技术，仍然受到理论方面的制约，然而出现的一些新的科学技术以及一些新发现的材料对于颤振控制方面的研究又做出了快速发展，由于这些新型材料以及新型对于颤振理论控制技术的研究，我们之前所用传统方法正在得到一步步的改善，同时根据一些新型应用在颤振控制技术当中的出现，我们对于颤振控制研究的分析以及未来展望，最终也可以取得良好的进展。

[关键词]切削技术颤振控制

中图分类号：TG506 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0033-01

前言

对于金属的机械加工是目前国内外对于零件、毛坯等配件制造的一个必不可少的环节，这个环节当中由于切削过程当中出现的不稳定性可能会导致颤振现象，颤振现象属于是一种自激振动，在切削过程当中，由于存在动态特性，就会和机床、刀具、工件系统之间相互发生作用，这样就会出现颤振现象。我国目前的机床切削效率只相当于工业发达国家平均水平的一半，这其中一个重要原因就是机械加工振动问题的限制[1]。颤振现象在目前的金属切削当中是不可避免的，其发生的原因也是多种多样的，这当中，再生型颤振对于切削过程是最为有害的，再生型颤振即是由于切削厚度发生变化而产生的一系列动态切削力影响切削系统产生自激振动。它的发生大大降低了金属的切削用量以及所切削工件的表明质量，同时在加工的过程当中还会产生大量刺耳的噪音，另外对于刀具的寿命也会产生不良影响。

一、 对于金属切削过程当中颤振控制研究现状分析

1.主动控制

主动控制主要指的是在金属切削过程当中，产生振动之后，由传感器进行振动信号的检测，在控制策略一定的条件下，实时对其进行计算，然后通过一系列仪器对于需要控制的目标进行施加一定的作用，从而达到抑制或者消除掉振动的目的。

伴随着近现代以来，控制理论不断发展，许多学者试图使用状态变量反馈这一方法并且结合最优控制这一理论来对于主动控制的结构进行设计，较为常见的主要有TEWANI，使用一些压电材料来作为对于切削机械的主动控制系统，同时使用一些用来控制信号的芯片来对于变量的反馈进行控制。

主动控制在切削金属的过程当中，对于控制其稳定性，具有非常强的适应性以及调节性，它可以通过对于系统当中结构参数的动态修改来实现对于振动高水平的控制。但是因为他对于能源的要求较大，而且造假昂贵，有着非常复杂的加工工艺，设备所需要的维修费用也比较高，另外稳定性以及可靠性能较差，这些方面的问题使得其所适用的应用都受到限制。

2. 半主动控制

半主动控制主要是对于振动系统进行参数控制的一种技术，它所需要的外部能源比较少，在对于金属切削过程的控制当中，主要依赖于外干扰力以及结构反应这些信息，可以得到比较好的控制效果。这些年来，由于电流变液、压电陶瓷等一些智能材料被研发并且迅速发展起来，有些人将之引用到了颤振控制的领域当中，取得了一些非常好的效果。王茂华等[2]通过多年研制，研发出一种卧式铣床用的变液减震器，对于半自动控制效果良好。

3. 被动控制

被动控制的原理主要是通过附加被动动力吸振器或者增加它的切削系统刚度以及阻尼这些方式来吸收金属切削过程当中产生的振动以达到控制颤振的一种方法。使用一种动力吸振器来进行抑制切削过程当中出现的颤振是一种非常有效的措施，不过我们以前传统当中使用的动力吸振器在设计的时候则要根据我们在对金属进行切削过程当中出现颤振控制所有的特点来进行改良。另外一些国内外的学者想办法对一些吸振器进行弥补，以使得这些缺陷能得到弥补，从而将之应用范围推向更加全面，他们对此也作出了一系列的贡献。

二、金属切削过程当中颤振控制技术的发展趋势

这些年来，由于一些功能材料的出现并且得到迅速的发展，在金属切削领域推起了一股各种功能材料应用到颤振技术当中的热潮。以智能材料为基础而出现的一些传感器正在不断出现，并且对于金属切削当中颤振控制技术的发展做出一定贡献。

DR技术现今被用在传统的阻尼器当中，对于颤振控制有一定的帮助，现在在国外对此已经有过一段时间的研究，甚至研究领域也不仅仅局限在颤振控制这个领域当中，不过国内并没有对这种技术引起足够的重视，未来的发展当中还会对这种技术着重注意。

由于对于金属的切削系统的组成是用许多个单元进行排列而成的一种复合系统，这其中的控制以及仿真模拟对于系统刀具来说是十分重要的，所以，以后在以后对于金属切削过程颤振控制的研究当中，应该加强使用多场进行耦合动力学来进行对数值模拟并且同试验技术两方面相互配合。

三、 小结

由于颤振控制技术在现在的金属切削领域仍然属于急需要解决的首要难题，虽然各个国家对于这个问题都做出了非常大量的分析研究，并且我们相信在未来这个问题也能得到非常满意的结果，但是目前我们在加工当中所适用的动力模型仍然存在着各种各样的问题，在对于实践结果的分析当中也将会对此增加各种各样的困难。颤振控制这个研究目前涉及的学科有很多个，因为各个学科的发展步调不同，对此都有着制约和影响。此外，这些相关的学科虽然领域不同，但是在他们各自的领域当中的每一步进展，都有可能会对于颤振控制技术的发展提供新的线索和思路。

参考文献

[1]勾治践，于骏一.变速切削的研究现状[J].吉林工学院学报.1997.18（4）：14-17.

[2]王茂华，张永亮.电流变技术在机床颤振控制中应用的研究[J].机械工程学报.2000.36（11）：94-97.