超聲滾壓加工再生型顫振系統的穩定性分析

張 明，姚 靜，劉讓雷

（青島科技大學機電工程學院，山東青島266061）

超聲滾壓加工再生型顫振系統的穩定性分析

張 明，姚 靜，劉讓雷

（青島科技大學機電工程學院，山東青島266061）

基于超聲波滾壓加工，探討了加工過程中顫振的產生機理及控制途徑。首先，將工件簡化為轉子模型、將滾壓裝置簡化為單自由度的振動系統，建立了再生型滾壓加工的顫振模型，并進行了特性分析。基于Matlab/Simulink仿真功能，繪制出不同滾壓寬度值時的時域圖，得到振動系統發生顫振的臨界極限狀態。仿真結果與理論分析計算的極限滾壓寬度相符，對實際加工中抑制顫振現象具有積極的指導作用。

超聲波滾壓加工；再生型顫振；極限滾壓寬度；仿真

隨著超聲加工技術的應用越來越廣泛，其在很多領域內發揮了突出的作用，工藝效果十分顯著[1]。超聲滾壓對改變零件表面質量的耐磨性、抗疲勞性、抗蝕性有很好的提高作用[2]。超聲加工中的顫振會影響機床的性能，降低工件的表面質量及加工精度，因此，對顫振的預測和控制非常重要[3]。

在滾壓過程中，時常出現后一次進給與前一次進給的加工區域發生部分重疊的情況。如果加工過程中受到一個偶然的瞬時擾動，刀具與工件之間便會發生相對振動，其振幅會因阻尼作用而逐漸衰減，但這種振動會在工件表面留下一段振紋[4]。當工件轉過一圈后，工具頭將在留有振紋的工件表面重復滾壓，導致滾壓厚度發生波動，進而產生動態交變力，這種振動會進入一種持續自激振動的狀態[5]，從而形成由振紋和動態切削力相互影響的再生型顫振。……