减振镗杆控制方法综述

何全文　陈林　徐克根

摘要：本文首先阐述了镗杆颤振对工件及工业生产带来的危害。其次，对国内外控制镗杆颤振的方法进行了分析，讨论了國内外公司生产的减振镗杆，最后展望了减振镗杆的应用前景。

关键词：减震镗杆；工程应用；控制方法

1.引言

当今世界，对于任何一个国家，金属切削加工仍是机械制造的一个重要加工方法。随着现代工业的发展，各个行业对零件产品的加工精度要求越来越高。比如，工业领域的建筑机械、冶金机械、农业机械、电力机械等等。深孔加工作为机械加工的重要分支之一，它的工艺理论研究一直是机械加工研究中的一个重要的研究课题，如今深孔加工技术被广泛的应用于各行各业，特别是航空航天、生物医疗、深海勘探等。在广泛应用的同时，对深孔加工精度提出了更好的要求。考虑到加工过程中加工能耗，环境污染等问题，需要对传统的机械加工采用更有效、更智能、更环保的加式工工艺。在特殊环境中为了提高工件的性能需要对所加工零件进行一次成型。但深孔的加工一般采取镗削的加工方法，镗杆的长径比匹配是深孔加工过程中最常见的问题。

2镗杆颤振的危害

镗削过程中，镗杆不同的长径比对工件生产会造成不同的影响，长径比为4时，是镗杆发生颤振的一个分界点。当长径比小于4时，镗杆不会发生颤振，当长径比大于4时，镗杆出现颤振，特别是镗杆长径比越大，镗杆振动越剧烈。

在工业生产中，镗杆长径比大，刚性差，强度低以及代讲给你表面粗糙度的等影响，导致镗杆在镗削过程中会产生剧烈的颤振并对工件加工造成很多危害，严重者会造成镗杆断裂，崩塌。从国内外学者研究中发现，镗杆的颤振危害主要集中在以下几个方面：

1.镗削颤振影响工件加工精度

在加工过程中，镗削颤振使工件表面产生振痕，工件精度降低，表面粗糙度增加，严重影响工件的加工质量并缩短其寿命；

2.镗削颤振影响刀具和机床的使用寿命

加工过程中的颤振会导致镗削过程中工件的切削厚度不同，当刀刃离开工件表面时，切削厚度为零，当刀刃压入工件表面时，切削厚度增大。在颤振中产生的切削力比没有颤振时的切削力更大，动态切削力会导致刀具切削部分疲劳，引起崩刀、打刀。进而导致机床和夹具的相关部位磨损剧烈，降低精度，从而影响机床的使用寿命。

3.镗削颤振影响生产效率

当加工过程中发生镗削颤振，工件的加工质量刀具和机床的加工精度均降低，进而导致企业的生产效率降低。

4.造成污染

剧烈的颤振会产生强烈的声音噪声影响工作人员的健康，并造成声环境污染。

3.颤振控制方法

国内外学者对镗杆减振的研究做了大量工作，但减振镗杆的研究和发展相对缓慢。在国内外学者不断研究下，减振镗杆的控制主要为主动控制方法，半主动控制方法，被动控制方法三种方法。

3.1主动式控制方法：

主动控制方法主要是通过控制原理对某一状态的变动进行控制，通过反馈控制降低镗杆的颤振幅度。优点在于：根据反馈控制系统的信息可以调节镗杆的频率。在加工过程中，镗杆加工参数变化大时可采取这种方法。缺点在于：反馈控制系统比较复杂，生产成本较高。

3.2半主动式控制方法

半主动式控制方法主要是主动式和被动式的有机结合。虽然它具有实时调控机能，但不能进行信号的实时反馈。通过智能新型材料和机构的优化设计对镗杆的阻尼和变形进行控制，从而达到减小颤振的目的。缺点在于：结构复杂，制造成本高。

3.3被动式控制方法

被动式控制方法主要是通过特定的结构设计增强镗杆刚度或提高镗杆的阻尼方式进行颤振控制。优点在于：镗杆可靠性高、结构相对简单、制造成本低、普适性高、易于维修等。缺点在于：镗杆的频率较难改变，只能应用于加工参数较稳定，没有明显变化时进行颤振的控制。

4.展望

目前的研究可以发现，镗杆颤振的控制方法已有了系统的发展，在镗杆的结构优化还可以进行进一步的研究和分析，从而促进减振镗杆的技术进步。