基于水射流支撐的細(xì)長(zhǎng)軸加工振動(dòng)控制研究

（江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，無(wú)錫 214153）

低剛度細(xì)長(zhǎng)軸在人們的生活中和裝備制造業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，但往往會(huì)因?yàn)槠渚哂械奶匦杂绊懫渫茝V，如細(xì)長(zhǎng)軸在加工過(guò)程中因切削力的作用而容易產(chǎn)生振動(dòng)誤差，該振動(dòng)嚴(yán)重影響工件的加工質(zhì)量，有時(shí)候還影響加工過(guò)程，使得加工中斷。針對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸加工時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)的現(xiàn)象，國(guó)內(nèi)外專家進(jìn)行了相關(guān)研究[1]。Altinas[2]和Budak[3]等對(duì)工件切削加工過(guò)程中的穩(wěn)定性進(jìn)行研究，提出工件加工過(guò)程中振動(dòng)穩(wěn)定區(qū)域的預(yù)測(cè)模型，可以通過(guò)該模型求解出工件加工時(shí)的極限切削用量，有效地減小工件的振動(dòng)。Weck[4]通過(guò)對(duì)機(jī)床的固有動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究，可避免工件加工振動(dòng)。Seguy等[5]分析細(xì)長(zhǎng)軸在外載荷作用下的各階模態(tài)和諧響應(yīng)振動(dòng)，建立細(xì)長(zhǎng)軸在移動(dòng)外載荷作用下的振動(dòng)尺寸誤差。Merdol等[6]和Thevenot等[7]分析不同的切削用量對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸振動(dòng)的影響，建立其加工過(guò)程在外載荷作用下穩(wěn)定性模型。Campa等[8]考慮刀具和細(xì)長(zhǎng)軸之間相互耦合的作用，建立了三維動(dòng)力學(xué)的切削穩(wěn)定性模型，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)軸的精加工。

本文將水射流技術(shù)運(yùn)用到細(xì)長(zhǎng)軸切削加工，通過(guò)運(yùn)用水射流輔助支撐細(xì)長(zhǎng)軸來(lái)提高其剛度，從而減小細(xì)長(zhǎng)軸在加工過(guò)程中的振動(dòng)。

1 射流沖擊模型

本文中的射流由噴嘴射到空氣中屬于非淹沒(méi)流體，射流由噴嘴的入口端流入，出口端流出，如圖1所示。假設(shè)流體在噴嘴中連續(xù)流動(dòng)并不可壓縮，應(yīng)用粘性流體的伯努利方程可以將流體表示為[9-11]：