基于水射流支撐的細長軸加工振動控制研究

（江蘇信息職業技術學院，無錫 214153）

低剛度細長軸在人們的生活中和裝備制造業中有著廣泛的應用，但往往會因為其具有的特性影響其推廣，如細長軸在加工過程中因切削力的作用而容易產生振動誤差，該振動嚴重影響工件的加工質量，有時候還影響加工過程，使得加工中斷。針對細長軸加工時產生振動的現象，國內外專家進行了相關研究[1]。Altinas[2]和Budak[3]等對工件切削加工過程中的穩定性進行研究，提出工件加工過程中振動穩定區域的預測模型，可以通過該模型求解出工件加工時的極限切削用量，有效地減小工件的振動。Weck[4]通過對機床的固有動態特性進行研究，可避免工件加工振動。Seguy等[5]分析細長軸在外載荷作用下的各階模態和諧響應振動，建立細長軸在移動外載荷作用下的振動尺寸誤差。Merdol等[6]和Thevenot等[7]分析不同的切削用量對細長軸振動的影響，建立其加工過程在外載荷作用下穩定性模型。Campa等[8]考慮刀具和細長軸之間相互耦合的作用，建立了三維動力學的切削穩定性模型，從而實現細長軸的精加工。

本文將水射流技術運用到細長軸切削加工，通過運用水射流輔助支撐細長軸來提高其剛度，從而減小細長軸在加工過程中的振動。

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。假設流體在噴嘴中連續流動并不可壓縮，應用粘性流體的伯努利方程可以將流體表示為[9-11]：