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第一章 机床结构动态特性分析 1

1.1 机床结构动力学模型 1

1.1.1 集中参数模型 2

1.1.2 分布质量梁模型 4

1.1.3 有限单元模型 6

1.2 机床振动特性分析 8

1.2.1 单自由度系统的振动特性 9

1.2.2 多自由度系统的振动特性 20

1.3 物理系统的输入输出关系 27

1.3.1 常系数线性系统 27

1.3.2 系统对平稳随机信号的响应 31

1.3.3 系统对瞬态信号的响应 34

1.4 系统识别的时序分析方法 36

1.4.1 系统的数学模型 37

1.4.2 系统识别与ARMA模型 38

1.5 用激振法确定机床结构动态特性 41

1.5.1 机床结构动柔度表示法 41

1.5.2 机床结构动态特性实验分析 42

1.5.3 机床结构有效动柔度实验分析 51

1.5.4 用绝对激振法确定机床动柔度 55

1.5.5 等效系统常数的确定 58

1.6 机床结构动态特性试验技术 60

1.6.1 激振试验技术 60

1.6.2 切削试验技术 64

1.6.3 在线识别技术 67

1.6.4 模型试验技术 69

第二章 切削颤振基本理论 70

2.1 切削颤振的基本概念 70

2.2 再生型颤振 73

2.2.1 再生颤振形成过程 73

2.2.2 再生效应机理分析 74

2.2.3 多重再生效应 85

2.3 再生颤振的振纹分析 89

2.4 重叠系数及其时变特性 99

2.5 振型耦合效应 102

2.5.1 形成椭圆封闭轨迹的条件 105

2.5.2 幅值和相位差角对椭圆曲线的影响 106

2.6 振型耦合对再生效应的影响 107

2.7 受迫振动引起的切削颤振 108

2.7.1 位移干扰型切削颤振 109

2.7.2 外力干扰型切削颤振 113

2.8 切削颤振的非线性分析 120

2.8.1 切削过程的非线性因素 120

2.8.2 双频颤振与颤振的非线性分叉特性 129

2.8.3 时变切削过程颤振的时序分析 133

第三章 切削过程动态特性分析 139

3.1 动态切削过程的特点 139

3.2.1 动态切削力的来源 142

3.2 动态切削力分析 142

3.2.2 动态切削力的频域识别 144

3.3 切削动刚度的复数表达式 147

3.3.1 切入效应与切入力 147

3.3.2 切削动刚度的复数表达式 149

3.3.3 主振型方向上的切削动刚度 151

3.3.4 再生振动的低速稳定性效应 154

3.4 影响切削动刚度的因素 155

3.4.1 刀具切削刃钝圆半径的影响 156

3.4.2 后刀面与加工表面干扰的影响 159

3.4.3 刀具磨损的影响 161

3.4.4 前后角变化的影响 164

3.5 切削动刚度的实验研究方法 165

3.5.1 动态切削试验原理 165

3.5.2 激振法求切削动刚度 168

3.5.3 时间序列分析切削动刚度 179

第四章 切削过程稳定性分析 185

4.1 切削过程稳定性概念 185

4.2 切削动力学模型及其传递函数 188

4.2.1 早期的切削动力学模型及其传递函数 189

4.2.2 新近的切削动力学模型及其传递函数 192

4.2.3 变切削宽度条件下的切削动力学模型及其传递函数 196

4.3 再生颤振的稳定性判据 198

4.4.1 重叠系数对稳定性的影响 204

4.4 影响再生颤振稳定性的因素 204

4.4.2 切削刚度系数为复数对稳定性的影响 207

4.4.3 内外调制相位差角对稳定性的影响 210

4.5 多自由度加工系统的稳定性图 217

4.6 振型耦合的稳定性判据 225

4.7 非线性切削过程的稳定性分析 229

4.8 切削过程稳定性的实验研究 236

4.9 磨削过程稳定性判据 242

4.9.1 磨削颤振特点 242

4.9.2 磨削加工系统框图 247

4.9.3 磨削过程稳定性判据 249

5.1 切削过程振动诊断方法 252

第五章 切削颤振抑制技术及在线监控 252

5.2 生产中常用的抑振措施与方法 254

5.2.1 合理选用切削用量和刀具角度 254

5.2.2 改变机床结构主振型方向 259

5.2.3 其他措施 261

5.3 跟踪动态切削力原理的消振方法 261

5.4 变速切削抑制再生颤振 267

5.4.1 变速切削抑制再生颤振原理 267

5.4.2 影响变速切削抑振效果的因素 269

5.5 金属切削颤振的在线监控 272

5.5.1 切削颤振的特征量分析 273

5.5.2 切削颤振预兆的在线识别 278

5.5.3 切削颤振的在线监控 281

参考文献 284