薄壁零件的切削颤振研究进展

汪通悦,何 宁 , 李 亮 , 孙全平

(1．淮阴工学院 机械工程学院, 江苏 淮安 223003；2．南京航空航天大学 机电学院， 南京 210016)

0 引言

整体薄壁零件由于重量轻、强度高等结构特点，以及可以显著减少零件数量及减少相应的装配工作量、提高产品制造的精确度和协调准确度等优点，已在航空航天、机械制造等领域得到广泛应用。薄壁零件主要是指零件的壁厚小于2mm的零件，它们结构形状复杂，刚度较低，加工余量大，加工工艺性差，在切削力、切削热、残余应力等多方面因素影响下，极易发生加工变形和切削振动，给加工效率、加工精度和表面质量等造成了不良影响，一直是长期困扰我国航空航天、机械制造企业的难题之一。

随着高速、超高速切削技术的发展和应用，整体薄壁零件的加工余量大、加工变形大等难题逐步得到缓解，薄壁零件的高效精密加工成为可能。但是，在薄壁零件的高速加工过程中，随着零件壁厚的降低，零件的刚性亦随之下降，极易产生切削振动。对于轻微振动所产生的振纹，可在容许的范围内采用手工打磨的方法加以去除，但该方法大大增加了加工工时，降低了生产率，加工表面粗糙度数值也会大大增加；而按照产品的可靠性设计与制造要求，某些特别关键的零件并不允许进行手工打磨，这大大增加了相关产品的制造难度。刀具与工件之间的颤振，破坏了零件的加工质量和表面粗糙度，降低了加工系统的使用寿命，严重时使切削加工无法进行，大大延缓了整个产品的制造周期。为了抑制加工时产生的振动，传统做法是降低切削用量，这样就会使机床、刀具的性能难以得到充分的发挥，大大降低了加工效率。因此，切削颤振问题已成为影响薄壁零件加工精度、表面质量和切削效率的主要问题之一，也给自动化生产设置了严重障碍，大大制约了高速铣削技术在薄壁结构件加工的应用，是目前制造技术中非常迫切而又难以解决的重要问题。当前整体薄壁结构零件的制造技术水平，已成为衡量世界各国工业发展水平的重要标志之一。本文回顾了切削颤振的研究历史，重点介绍了国内外在铣削加工稳定性机理、动力学模型以及薄壁结构零件铣削颤振、颤振预报与控制方面的研究进展，为在机械加工过程中减小或消除加工颤振，提高产品质量和加工效率提供了有益的参考。

1 切削颤振的机理研究

关于加工过程稳定性问题的研究，首先集中到切削过程中振动产生的原因，然后才是寻找消除和抑制它的方法和手段。切削加工过程中产生的振动按其性质可能有三种来源：自由振动、强迫振动和自激振动。第一种是由于在切削过程中，加工系统受到某一偶然的冲击扰动所引起，但因加工系统本身的阻尼作用会很快消失；第二种是由于切削过程本身的断续性和切屑形成的不连续性、外部的周期性或非周期性干扰力所引起；第三种又称为颤振，为金属切削加工过程所特有，是指在没有周期性外力作用下纯由加工系统本身特性所激起的一种剧烈振动，属于切削过程动态不稳定的性质。第三种振动由于来自于加工系统本身，防振消振十分困难，对切削加工最为重要，也是研究最多、最为棘手的一类振动，加工过程稳定性问题的研究也主要集中在切削颤振的研究上。

长期以来，切削颤振一直被认为是机械加工研究中所面对的最为困难也是最引人关注的问题。最早对金属切削振动进行系统研究的是美国工程师F.W. Taylor，他参考另一个美国学者J.T. Nicolson的试验结果在其1907年发表的经典论文《On the Art of Cutting Metals》中提出了切削振动产生的原因，并提出减小振动的途径。Taylor认为：“产生颤振的一个主要原因之一就是形成不连续切屑的周期与工件、刀具支承系统或机床驱动机构中某个环节的固有周期相同”，该观点虽然后来被否定了，但这是关于切削振动研究的最早的文字记载[1]。

自Taylor以后几十年来，又有许多学者围绕着这一问题进行了广泛的研究，在漫长的研究进程中围绕着切削颤振曾经出现过众多的理论和学派。1937年，前苏联学者H.A.Лрозодв首次提出了自激振动的概念。他在一篇题为《车削加工机床振动问题》的论文中，通过大量的试验结果，首次对Taylor提出的切屑单元体理论提出了质疑。他在文章中指出：“如果切屑单元体理论正确的话，那么切削振动频率应该等于一秒钟时间内形成的切屑单元体数，颤振频率应和切削速度成正比增加，且切屑单元体倾向表现较为明显的铸铁应该比切削切屑单元体表现得不太明显的软钢的振动大，然而这些推论均未被试验所证实”。1944年，前苏联学者Кащиpйн发表了著作《金属切削振动的研究》，在他撰写的这篇专著中引用了大量试验数据，建立了切削颤振的负摩擦理论。他认为：“在刀具对工件进行的切削过程中，在一定速度范围内，存在着切削力随切削速度的增加而减小的负摩擦现象”。1946年，英国学者R.N. Alnold发表了在切削振动研究历史上产生重要影响的论文《The Mechanism of Tool Vibration in the Cutting of Steel》，提出了在一定速度范围内切削力的主分力相对于切削速度具有下降特性，并用试验结果阐明在切削加工时这种下降特性很容易诱发自激振动，后来人们将这种由于速度下降特性引起的切削颤振称为“摩擦颤振(Friction-type Chatter)”。此外，Alnold在同一论文中还对切削振动提出了一种解释，认为上一圈切削中由于偶然原因而产生的振纹会激励起下一圈切削中的振动，只要前后两次切削时振动的相位合适，就可能会对动态切削力的增长产生很大的影响。1954年，这种现象由美国学者R.S.Hahn 在论文中取名为“再生颤振(Regenerative Chatter)”，Hahn从理论上揭示了这是一种动态不稳定现象，认为切削振动的产生是在有波纹的表面上进行切削而由波纹再生引起的，明确提出了基于切厚变化的所谓“再生效应”[2]。但由于Hahn 分析时所用的数学公式太难理解，所以再生颤振还难以为人们所接受。1956年，土井和加藤提出了时滞效应和相位滞后颤振理论，他们认为由于振动位移与由它所引起的动态切削力之间存在时间或相位上的差异，即使是在完全不可能发生再生颤振的条件下，加工系统也仍然可能发生自激振动[3]。

1958年，英国学者S.A.Tobias和W.Fishwick利用在车床上正交切削的实验结果，发表了著名的动态切削力的分析表达式[4]，并在另一篇论文《A Theory of Regenerative Chatter》中，构建了新的切削颤振分析模型，综合考虑了机床结构以及加工过程的动力特性、加工阻尼、刚度对再生颤振现象作了进一步的阐述[5]。与此同时，J.Tlusty和M.Polacek在1963年提出了一个实用的用于正交切削系统的稳定性判别准则，认为不发生切削颤振的轴向切削深度可以表达为机床-工件系统的结构动力特性、与切削方向有关的动态刚度的函数[6]。美国学者H.E.Merritt1965年利用反馈控制理论得到了加工系统不发生再生颤振的临界切削用量的所谓稳定性阈限图[7]。上述所有工作，与Hahn的分析取得了同样的结果，但是他们用人们能够理解的方法，表达了再生颤振现象。直到此时，再生颤振理论才为人们所普遍接受。

对于切削振动研究作出较大贡献的学者及其理论还有：Shaw提出了剪切角变化理论；Das与Tobias在1967年提出了进给速度的切入效应，并综合考虑了切厚效应和切入效应时的再生颤振问题；以及Tlusty提出的振型耦合关联效应(Mode Coupling)等等，这些理论都从不同的侧面逐步丰富和完善了对切削颤振的研究和认识[8-9]。此外，对于切削振动的实验研究，日本的星铁太郎作出了很大的贡献。他在1972年提供了一种构思独到、实现方便的实验方法，并通过外部间接激振，模拟再生颤振，同时间接测定了切削动刚度，最早在实验室条件下完整地揭示和重现了再生颤振的基本现象和规律，验证了关于综合考虑切厚与切入效应的再生颤振的理论。

经过多年的研究，特别是从六十年代初期开始的关于颤振的跨国研究和测试手段、计算机技术的发展和普及应用，大大推动了切削颤振研究工作的进展。到了二十世纪七十年代中期，关于切削颤振的研究工作已经取得了很多成就，切削颤振已具备了作为一门学科的完备的体系结构，并已能够指导研究和生产，进入到实用的阶段。

2 铣削加工稳定性的机理及动力学模型研究

上面提到的这些关于切削颤振的基础性研究工作，大多数适用于切削力和结构动力学特性等不随时间变化的直角切削。而铣削加工，由于采用多齿旋转刀具切削，切削力大小和方向都随时间周期性变化，再加上具有多自由度的结构动力学特性等因素，使铣削加工过程的稳定性分析变得非常复杂，其中最主要的困难在于方向因子(切削力的方向余弦和切削厚度方向的定向传递函数)随着刀具旋转而不断变化。

在早期进行铣削加工稳定性分析时，学者们大都采用各种各样的近似方法将问题简化，以便应用标准的稳定性理论。如J.Tlusty通过考虑切削时的平均方向和平均槽数，应用正交切削稳定性公式对分析了铣削加工的稳定性；H.Opitz等人利用平均值来对周期因子进行简化。

R.Sridhar等人最早对铣削稳定性进行全面的理论分析。他们建立了直齿刀具的模型，考虑到周期性和延迟，通过对系统状态传递矩阵进行数值计算，提出了一种稳定性算法，得到了直齿刀具的动态铣削力公式。后来I. Minis和T. Yanushevsky等人，针对一种利用Floquet定理的无穷行列式方法、用于分析稳定的周期或延迟微分方程，对周期因子进行Fourier级数展开，用程序成功地求解了两自由度刀具的铣削稳定性方程，并用Nyquist稳定性判据决定了稳定性极限。尽管该算法还要取决于对稳定性极限的数值计算，即要计算在不同主轴转速下的不发生颤振的轴向切深，但他们的工作提供了决定铣削稳定性极限的最全面的建模方法，这比R.Sridhar表达的公式前进了一大步。与此同时，A.C.Lee等人使用数值方法，也利用Nyquist稳定性判据决定了稳定性极限。

另外，还有很多学者从不同的角度进行了许多研究和总结，如Montgomery和Altintas对立铣进行动态建模，采取近似的方法，通过对刀具和工件的集中质量、刚度和阻尼系数等效值等进行近似处理，确定了刀具动态切削位置以及工件的动态位置，从而确定了切削力及工件的表面形貌；Elbestawi和Sagherian考虑了工件和刀具的倾斜，通过动态铣削模型预测零件加工变形；Smith搜集了前人的文献成果，对已有的力学模型进行了总结分类，将铣削力模型分为平均刚性力模型、静态倾斜模型、瞬态刚性模型、瞬态刚性倾斜模型、瞬态柔性倾斜模型及动态倾斜模型等几大类[10-13]；Kuang-Hua通过分析测力仪采集的数据，认为每个刀具旋转周期有8个区间，每个区间铣削力的多项式模型不同，并且分别加以建立[14]；E. Budak和Y.Altintas将铣刀和工件建模为多自由度系统，并与以前点接触的模型不同，将切削区域刀具和工件的动态相互作用建模为沿轴向变化，这增加了预测的精度，尤其是对高度柔性的工件。他们在进行稳定性分析时，应用周期性系统理论并考虑了动态铣削的物理特性，得出了刀具频率和颤振稳定性极限的关系，并通过实例生成了稳定性图。M.X.Zhao和B.Balachandran考虑再生效应和非接触效应对铣削过程的动力学特性进行了仿真和实验研究，并得出结论，在大的径向切深下，使用再生颤振的理论可以有效的对铣削稳定性进行预测，而小径向切深下由于非接触效应对于稳定性边界条件有很大的影响使得再生颤振的理论不能有效的用于铣削稳定性的分析[15]。

国内也有一些单位对铣削加工稳定性问题开展了相关研究。华中科技大学师汉民等人考虑了2个非线性因素：一是假定颤振振幅足够大，一部分刀刃运动轨迹已越出工件之外；二是假定机床结构线性，切削力对切削厚度呈非线性依赖关系，提出了非线性切削颤振的理论模型[16]。通过求解由此理论模型建立的非线性、变时滞的微分差分方程，得到稳态解，并得到稳定性极限图。天津大学张廷贤提出在时域数字仿真时，以平均振幅比 为准则判别铣削稳定边界，得出颤振开始的切削宽度，而以振动平均幅值 (铣刀齿平均名义切削厚度)为准则得出的结果则是机床颤振宽度[17]。张大卫等人基于切削再生颤振理论，研究动态切削过程中振动信号的颤振频率与切削转速的关系，建立了相应的数学模型，并在X5032A立式铣床上进行了试验验证[18]。吉林工业大学于骏一等人利用耦合颤振模型，研究了机床主轴方位对切削稳定性的影响[19]。北京航空航天大学李忠群、刘强等人为了进行数控加工工艺参数选择和优化，建立了面向数控铣削加工的动力学仿真优化系统，可以预测铣削加工过程中的瞬时铣削力、工件和刀具的振动情况、颤振稳定域以及工件表面形貌等，并结合型号任务中部分典型结构件开展了实际工程应用工作[20]。西北工业大学陈延军考虑与师汉民等人研究相同的非线性因素，解释和预测了传统线性理论无法解释的有限振幅颤振的两个重要现象：振幅稳定性和有限振幅不稳定[21]。山东大学宋清华围绕高速立铣刀铣削过程中存在的各种振动形式，对高速铣削过程中振动的产生机理、影响因素以及与加工精度的关系进行了系统、深入的研究[22]。

3 薄壁零件铣削加工稳定性的研究

上面大多数的稳定性分析研究，同样适用于薄壁零件加工，但上述研究考虑刀具的变形较多，考虑工件变形对切削加工稳定性的影响较少，而薄壁零件加工时，薄壁零件的变形比刀具的变形更明显，对加工过程的影响就不容忽视。

最早专门针对薄壁零件进行研究的是W.A.Kline等人， 他们建立了平均铣削力模型，认为切削力的大小与总的切削面积有关，并将总的切削面积划分为微单元，又将微单元的切削力分解为切向切削力与径向切削力，通过计算所有处在切削区域的每个微单元的受力状况，获得了铣削力的空间分布状态[23]。将处在切削区域的所有微单元的力相加，即可得到总的切削力。将切削力建模为与刀具几何参数、刀具偏心、进给量等有关的函数，根据建立的模型，安排多组试验，测量每组试验的平均力数据，然后用这些平均力数据去确定模型中待定常量，进而预测瞬态铣削力分布。他们通过建立工件的有限元分析模型，综合考虑刀具和工件的变形，通过在一个三面夹紧的薄壁长方形板上的多次试验，建立了铣削力预测模型。E. Budak和Y.Altintas利用有限元分析方法，综合考虑力学模型，利用细长端铣刀周铣薄壁悬臂梁，取得了较好的效果[24]。M.A.Davies等还针对小切深断续切削的特点，考虑一个方向的柔性，建立了小径向切深条件下断续铣削的模型，推导其稳定性极限切深表达式，并进行了仿真实验，结果表明：在小切深的每个稳定性叶瓣(Lobe)中出现了所谓“附加Lobe”的新的不稳定切削区，增加了稳定切削的转速范围，提高了小切深加工的稳定性极限[25];M.A.Davies和B.Balachandran考虑到薄壁零件刚性低的特点，建立了线性铣削模型，指出铣削加工时的冲击特性是导致振动产生的主要原因，同时证明了如果颤振是由于周期运动失稳造成的，则颤振产生的根源不是因为Hopf分叉而是因为断续切削导致的分叉；S. Ratchev和S.Liu等从薄壁零件刚度低的特点出发，建立了一种自适应的理论铣削力模型，该模型在每一步计算时，考虑到在刀具切入和切出过程中，由于工件变形而引起的刀具接触长度和接触角度的变化，可以有效地用于薄壁零件的加工误差补偿[26]；Gregoire Peigne，Henri Paris等用刚性刀具加工柔性工件，同时考虑了切削振动和工件表面冲击两种现象，基于单自由度动态铣削模型，进行了小径向切深下铣削动力学特性的仿真和实验研究，指出刚性低的工件的强迫振动与刚性工件的稳定性分析非常接近，对表面质量的影响非常微弱，而由于再生颤振引起的不稳定性对工件加工表面有很大的影响[27]。另外，Henri Paris等进行了高速铣削时工件表面质量的研究，也得出了类似的结论，他们指出铣削加工过程的不稳定性是影响薄壁零件生产率和加工表面质量最主要的因素，但并不是唯一的因素，颤振理论不能够充分解释薄壁零件加工时的表面质量问题，即使不发生颤振，高速铣削过程中刀具和工件的相对运动也会影响到工件的加工表面质量。

国内也有一些单位开展了薄壁零件加工的一些相关研究，如南京航空航天大学武凯等人通过改进Kline等人的力学模型，通过数控补偿和优化工艺路线，编制了薄壁零件变形分析软件，解决了薄壁零件的加工变形问题，实现了对薄壁零件的高效加工[28]。梁睿君等人开展了薄壁零件高速铣削稳定性极限预测的研究，针对薄壁零件的小切宽铣削的高断续加工特点，建立了其动力学模型和稳定性极限解析预测模型，并基于薄壁零件在加工过程中其动态特性的时变性，提出了对薄壁工件“动态”跟踪的稳定性极限预测方法[29]。山东大学汤爱君等人建立了薄壁零件铣削加工的三维稳定性模型，并通过计算机仿真，得到了薄壁零件铣削颤振的轴向切深、径向切深和主轴转速的三维稳定性图[30]。通过三维稳定性图，可以比较直观、清晰地分析切削参数对切削稳定性的影响，为全面、准确地选择最优切削参数奠定基础。

4 颤振预报与控制的研究

研究薄壁零件加工稳定性的最终目的是为了减小或消除加工颤振，目前主要是通过得到稳定性叶瓣图而实现稳定切削、颤振预报和采取特定方法以控制振动等。稳定性叶瓣图的研究情况前面已有论述，此处不再涉及。

颤振预报就是通过直接或间接监测加工过程中的振动状态，分析所提取的特征信号，实现对颤振的早期预报，如Step-Tec公司生产的带有Vibroset模块的高速电主轴就具有在线监测切削振动的功能。在发现颤振预兆后，就可以及时采取措施控制颤振的进一步发展，从而保证加工过程的稳定性。

颤振预报是颤振控制的前提条件，其技术关键在于特征信号的提取和阈值的确定。K.Eman和Wu SM等基于时序分析理论深入研究了车削的颤振预报，分别采用最大功率谱密度和基于ARMA(Auto-Regressive Moving Average,自回归-滑动平均)模型的系统模态阻尼比作为预报参数进行颤振预报[31]；另外，随着人工智能技术的快速发展，有研究者成功采用专家系统、人工神经元网络等理论和方法来进行早期颤振预报，增大了预报系统的判别速度和容错能力，如Tarng等利用ART2人工神经网络的自组织、自适应能力，自动监测加工信号的频谱图，可以检测到的图中颤振即将来临时的变化情况，从而解决颤振判别阈值难以确定的困难[32]。E.Budak发现在高速切削和断续切削条件下，存在周期分岔失稳现象，刀具具有三种运动形式：无颤振周期运动、准周期颤振和倍周期颤振[33]。准周期颤振和倍周期颤振分别对应Hopf分岔(hopf bifurcation)颤振频率和倍周期分岔(period-doubling/flip bifurcation)颤振频率。

国内华中科技大学的杨叔子等人率先开展颤振预报研究，发现即将发生颤振时振动信号在时域上幅值会变大，频域上主频带会从高频向低频移动，并提出利用模式向量作为预报参数进行颤振预报[34]；鲁宏伟等通过数值计算表明，当切削宽度在适当的范围时，相应的切削力和位移信号呈现出混沌特性[35]，庞加莱映射、系统吸引子的分形维数以及Lyapunov指数等都证明了这一结果；Wu,Ya 等利用小波变换及信号重构的方法，结合自动提取信号特性的程序，监测钻削过程中的颤振以及刀具的磨损[36]，实验效果非常理想。吉林工业大学的于骏一等人在研究过渡切削过程各个动态切削参数变化规律的基础上，利用切削过程加速度响应信号与动态切削力信号之间的相关系数和振动信号的特征系数等作为预报参数，进行颤振预报[37]；并将人工智能技术引入颤振的早期预报，在分析颤振时考虑模糊不确定因素的影响，利用模糊数学分析的方法，给出了模糊稳定性极限切削宽度的可能性分布及其置信区间表达式，并编制计算机程序，绘制了模糊稳定性图。

对于如何控制颤振，国内外学者已进行了大量的研究。总体上可以分为两大类：振动控制的方法和调整切削参数的方法，振动控制方法又可分为主动控制方法和被动控制方法[38]。

主动控制方法是基于反馈控制原理，监测加工过程的某个状态量，然后把与状态量同频率、同幅度但相位相反的控制量施加到系统中，是自动控制理论在振动抑制方面的应用，如M.Shiraishi等人使用状态空间方法建立切削加工过程模型，通过调节刀具和工件的相对位置来对切削颤振进行闭环控制[39]。被动控制方法通过提高机床静刚度、阻尼、设置动力减振部件等来控制切削振动，如Eugene.I等人设计了可调式动力阻尼吸振器，在主振系统动态特性改变时通过调节阻尼器弹性元件、阻尼元件来提高吸振效果以抑制振动[40]。也有研究者改变刀具的设计，采用变螺旋角、锯齿切削刃、变齿距等方法来抑制切削颤振。现在有的刀具，如Seco公司开发的专利产品Steadyline-被动式动态减振系统，配有动态减振组件，可以将铣刀组件的动刚度提高三倍，能以最佳的切削条件进行长径比大于5的复杂整体式工件和型腔较深的模具工件等难以接近的加工区域，可以显著提高加工的稳定性。

调整切削参数的控制方法就是通过在线调整切削参数，实质上是改变切削刚度和阻尼等来抑制振动。其中研究最多的是调整主轴转速抑制颤振的方法。如Smith等人发现颤振频率、加工工艺系统固有频率和主轴转速之间存在着一种复杂关系，可以通过选择主轴转速使刀齿每秒通过频率等于系统固有频率来避免颤振，并已成功开发出一在线颤振预报控制系统[41]。另一种通过改变主轴转速来抑制颤振的方法是变速切削法，该方法上世纪七十年代由日本学者Inamura和Sata提出，通过转速的连续变化，使切削刚度和阻尼在短时间内快速变化，破坏产生和发展再生型颤振的条件，从而实现颤振的抑制[42]。Lin S C和Devor等人通过大量试验，研究了变速铣削的减振作用和各种变速波形的抑振效果，指出变速参数的选择应综合考虑主轴转速和切削加工系统的动力学特性[43]；将变速铣削系统简化建模成一个时变的偏微分方程，通过傅里叶变换和Floquet理论分析，绘制出主轴转速-极限切深图，指出变速铣削可以有效提高极限切深。国内也有许多学者对变速切削法进行了研究，如从上世纪九十年代开始，于骏一教授带领研究团队对变速铣削工艺进行了试验研究，指出变速切削对于断续切削的铣削加工同样具有显著的减振效果，适当增大变速幅度，提高变速频率，都可以明显提高变速铣削的减振效果。其中，变速幅度影响最大，其次是变速频率和它们的交互作用[44]。此后，从2003年开始，该团队进行了多时变参数车削的研究，研究了主轴变速与前角变化对切削振动的抑制作用，指出多变量切削可将振动减小到原来的20%以下，该方法同样可以运用于其它切削过程的振动抑制。可见，变速切削具有很好的抑振效果。但是变速切削法在实际应用中还存在一些问题，如会带来很大的瞬时电流通过电动机，这样就必须对供电线路及功率放大器的能力、电机负荷能力有充裕的考虑；因机械传动系统转动惯量大、响应特性低，不容易获得大的转速变动率和大的转速变动量幅值；变速切削也不适用于精加工中的颤振抑制。

值得关注的是，由于近年来对智能材料和结构、非线性动力学的研究热潮，已有一些研究者开始进行电流变流体材料技术在切削颤振控制中的应用研究和加工混沌振动控制技术的研究[45]。

虽然已经有这些研究成果，但各有侧重，且所有这些文献都没有针对薄壁零件的颤振特征提出有效的控制措施，仍有不少科学和技术问题需要进一步深入研究。

另外，从总体来说，与国外发达国家相比，我国研究人员虽从工艺路线、残余应力、装夹方案等不同的侧面对薄壁零件的加工变形进行了研究，对薄壁零件的加工有很大帮助，但是在加工薄壁零件时，工艺的制定还大多依靠经验，不能保证薄壁零件的加工精度，需要在加工后进行打磨修正，加工质量差、效率低；有的虽参考国外的工艺，但对其机理分析不够深入，也就不能制定出更好的工艺方案。而且国内对薄壁零件在铣削加工过程中的振动问题的研究还很少，缺少理论计算与实验数据，对薄壁零件加工振动的规律还不清楚，不能有效地保证其加工精度。在选择切削参数时，主要依据经验或试加工，造成或者损坏刀具、工件，或者不能充分发挥机床的效能，这样大大降低了效率，增加了成本。而且，研究偏重于预测，对如何控制和抑制振动研究的很少。可见，加工过程中的振动问题还没有得到完全解决，仍然是薄壁零件加工的重要约束，直接影响产品的制造精度和更新换代的先进性，还有待于进一步深入研究[46]。

5 结语

薄壁零件的加工是生产实践中的一大难题，极易发生切削颤振，影响切削过程、零件质量与生产率。本文回顾了切削颤振的研究历史，并重点介绍了国内外在薄壁结构零件加工、铣削颤振研究以及颤振预报与控制方面的研究进展，为最终减小或消除加工颤振、提高产品质量提供了有益的理论指导和加工参考。

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