机械加工中的自激振动原理、特点及控制方法概述
1. 自激振动的概念
机械加工中，在没有周期性干扰力（激振力）作用下，由系统本身引起的交变力作用而产生的周期性振动称为自激振动，又称颤振。颤振的发生是由系统某些瞬时的偶发干扰力引起的，如外圆车削时，毛坯余量不均匀或材质不均匀等，都会引起切削力变化，而可能引发系统的瞬时的微弱振动，在一定条件下就会发生颤振。
交变切削力的产生机理
但颤振的维持不是靠外界振源的激振力，而是由振动系统本身决定的，颤振的原理可用上图来说明。在切削过程中，工艺系统受某偶然性的外界干扰作用（如材质不均匀、余量不均匀等），使与工件相对位置改变，引起切削力的波动，进而导致工艺系统的振动。
由于工艺系统是一个闭合系统，自激振动也是一个闭合系统，它由振动系统（工艺系统）和调节系统（切削过程）组成。引起自激振动的交变力f由切削过程产生，而振动系统通过反馈振动量y(t)控制调节系统。这样循环不止，就形成了稳定的自激振动。
2. 自激振动的特点
与强迫振动不同，自激振动具有以下特点：
①自激振动的频率接近或等于系统的固有频率，即完全取决于振动系统本身的参数，这是与强迫振动的本质区别。
②自激振动不因阻尼而衰减，是一种不衰减的振动。自激振动能通过振动过程获取能量补充，维持振动过程。如获得的能量大于消耗的能量，则振幅增大，振动加剧；如获得的能量小于消耗的能量，则不能够产生自激振动。
③自激振动的产生是由于切削过程中的偶然的干扰力诱发的，其维持是靠系统内交变力与反馈作用。当切削过程停止，动态交变力消失，自激振动也随之消失。
3. 切削颤振原理
对于切削过程中产生颤振的原理，由于其机理复杂，虽然经过长期大量研究，也取得很多成果，但目前尚没有一种能涵盖各种情况的理论，现扼要介绍两种常用的学说。
① 再生颤振原理金属切削过程中，为减小巳加工表面的粗糙度，在确定几何参数和切削用量后，当开始切削第二圈时，刀刃必须与已切削过的第一圈表面接触而产生重叠切削。切削中，当前一圈因偶然因素（如材料硬度或加工余量不均匀），工艺系统就会产生一次自由振动，且在已加工表面上留下振纹，此振纹就成为继续切削时产生颤振的初始条件。
② 振型耦合原理某些切削加工（如用宽车刀车削矩形螺纹外圆）时，没有重叠切削，不存在再生颤振的条件，因此不能按再生颤振原理解释。但实际上当切削深度达到一定值时，仍会产生颤振。这种情况可用振型耦合原理来解释。
实际切削中的振动系统一般是多自由度系统，即切削中可以沿多个方向振动，在连续切削过程中，刀尖的轨迹为一闭合椭圆形，以椭圆长轴将椭圆分为两半，即切入区与切出区。切入区，切削力对做负功；切出区，切削力对做正功。当正功大于负功，则振动系统在振动循环中能获得能量，以维持颤振。
颤振是否发生，跟结构、伸出量以及在切削过程中各自由度方向的刚度有关。
4. 自激振动的控制
控制自激振动的措施主要是控制切削过程和改进工艺系统结构。
① 合理选择切削用量生产实践表明，在较低或较高的切削速度范围内，切削稳定性较好，而中速范围(20—70m/min)内，容易产生颤振，且振幅较大，速度在50～60m/min时，稳定性最差。因此，采用高速或低速切削，再配合以较大的迸给量及较小背吃刀量，不但可以避免自激振动，而且可以保持一定的生产率。
② 合理选择几何参数增大前角，切削变形减小，切削力减小，切削过程平稳，不易产生振动。增大主偏角，使背向力和切削宽度减小，也能够减小或避免振动，减小后角，刚度提高，后刀面摩擦阻尼作用增强，振动减弱，当后角在2°—3°时，振动明显减小，但后角太小会加剧摩擦，反而容易引起振动。
③ 提高工艺系统的抗振性提高零部件结构刚度、接触面的接触刚度、工件的装夹刚度等，都能提高工艺系统的抗振性。
④ 采用减振装置在采用各种消振措施后，若效果不理想，可根据实际情况选用减振器或阻尼器，它们对强迫振动和自激振动都有效。
来源：中国百科网
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