车削振动力学国内外研究现状
对于车削振动的研究分析，人们已作出了很多研究。邵明辉等[4]通过建立车削过程中工件的振动力学模型，得出工件振动能量的解析公式，测试出刀具在不同进给速度下的三向振动响应。梁航等[5]以车削实验为基础 ,选择切削力作为监测信号, 在对非稳态车削三向切削力进行时域和频域分析的基础上，得到了切削力信号中与刀具破损相关的特征，由此可根据切削力变化特征对刀具进行实时监测。李顺才等[6]将工件当作时变边界弹性体，考虑车削过程中工件尺寸及质量的变化，研究出了工件纵向自振频率的时变特性。刘宇等[7] 建立了正交车削加工动力学模型，采用数值积分方法研究了车削加工动态过程的时域仿真算法，在仿真过程中考虑了车刀脱离等非线性因素的影响，对时域仿真方法与频域颤振预测方法(叶瓣图法)进行了比较研究。肖露等[8]通过对PCBN刀具切削GCr15轴承钢时切屑形态、切削力、切削温度和表面粗糙度的试验研究，得到了切削速度对上述各量的影响规律。张吉军等[9]分析了对车削薄壁筒件内孔表面时造成影响振动的主要因素，并以振动基本理论为依据建立了薄壁筒件动态车削过程的振动模型方程，通过对方程的数值分析探讨了加工过程中的振动问题。张建国等[10]采用圆弧刃金刚石刀具对单晶硅(100)晶面进行了超精密车削, 研究了单晶硅超精密车削时刀具振动频谱分布与切削参数的关系，并对刀具振动频谱的变化规律及其演变机理进行了分析，得出刀具振动频谱分布与刀具和单晶硅接触方式、单晶硅微纳去除模式密切相关。汤铭权等[11]对超声振动切削不锈钢进行试验研究，分别就切削速度、进给量对刀具磨损的影响问题进行论述，分析了振切时刀具磨损的原因，提出了减小磨损的一些措施。孟华等人[12]利用加速度传感器及QLVC- ZSA1振动信号分析仪，对在不同切削要素下刀具的振动响应进行了测试及量化研究，获得了刀具振动加速度信号的时域曲线及自功率谱密度曲线。佟富强等[13]建立了低频振动切削实验系统，并且在采用相同刀具几何参数条件下，进行了低频振动切削实验和普通切削实验,得出了不同的振动频率及切削速度对加工表面的影响。高速切削时主轴转速很高，加工精度、刀具寿命和生产率会因此受到影响，谢黎明等[14]从理论上分析了高速加工过程中，刀具系统在工作过程中发生强迫振动的原因，并提出了减小刀具系统振动的措施。陈卫东等[15]采用 ABAQUS 有限元软件对切削过程中不同切削速度进行了模拟仿真，建立了有限元切削模型，分析了不同切削速度与刀具应力的变化，获得刀尖处的时间应力曲线，阐明了刀具寿命和切削速度之间的非线性关系。陈成[16]通过观察分析机床床身、工件表面及在机床切削点测得的振动信号，分析了数控铣削中的颤振现象。得出颤振随主轴转速 、进给速度 的增大，切削深度 的减小而不易发生，其结论为选择切削用量和减小切削振动指出了方向。卢泽生[17]建立了切削力在振动切削过程中的数学模型，进行了切削中振动频率对切削力影响机理的研究，并通过数值模拟的方法，首次从理论上研究出精密切削中切削力受振动频率的影响规律，同时其还得出了在不同的切削条件下，切削参数变化导致切削力产生的变化规律。贾兴民等[18]针对钛合金材料的难加工性，论文网基于正交试验，研究了工艺参数对切削力、切削振动等影响规律，提出了综合考虑切削力、切削振动的工艺参数优化方法。切削力的频谱特征与切削速度密切相关，樊宁等[19]利用频谱分析方法分析了不同切削速度下的切削力信号，得出在不同切削速度下，切削力的功率谱存在若干特征频率，其幅值随着切削速度的减小而增大，可为切削监控提供依据。车刀的磨损与破损是数控车床常见的故障之一，而车刀的磨损与破损程度直接影响零件的加工质量，所以对车刀状态的实时监测就显得十分关键，胡宇宏等[20]阐述了从振动分析方面利用固有频率差值对其进行监测的方法。曹新林[21]主要探讨数控车削加工内腔(孔)应用过程中刀具产生振动的原因并对其进行分析，进而得出消除振动的方法，进一步提出降低切削力与抑制切削振动的几种方法和措施。牛国玲等[22]从振动切削的特点入手得出了对振动切削机理研究的必要性，同时对已形成的振动切削机理的理论进行了总结，给出了振动切削机理的研究状况。众多学者对超声振动、低频振动、切削力、切削温度及刀具寿命等方面都做出了具体研究，但很少有人研究不同主轴转速下不同磨损程度车刀的自功率谱密度曲线变化。为此，本文利用北京波谱WS-DAQ振动数据采集仪及其配套频谱分析软件，测试不同主轴转速下的新旧车刀三向振动响应，旨在探究主轴转速对车刀寿命的影响，以及为提高机床的加工效率提供一点研究思路。
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