针对精铣削过程中柔性工件的颤振抑制问题,提出了一种利用空气黏性的新型被动质量阻尼器。首先,该质量阻尼器由一个可在薄壁壳体内自由移动的圆柱形重物组成,通过重物和壳体之间的适当间隙提供了密集的能量耗散;其次,给出了该阻尼器的理论模型,并提出了一种合理的宽带调谐策略,使该阻尼器能够在较宽的工作范围内通过固定调谐来提供足够的阻尼效率。通过冲击实验和铣削实验对该阻尼器进行了有效性验证。结果表明该阻尼器的临界轴向切削深度显著增加约100倍;与同等质量颗粒阻尼器相比,该阻尼器的阻尼效率明显提升,过度切削量减少了14倍;与传统调谐质量阻尼器相比,该阻尼器的峰值效率更小,但工作范围更大,因此适用于细长柔性工件的铣削加工。

针对细长轴工件车削过程中的颤振抑制问题,提出一种可在状态空间域中分析柔性工件金属切削过程的2 DOF模型。对端面车削操作中细长轴工件的模态解耦效应进行分析,并在状态空间中对该2 DOF模型进行理论分析,得出由切削过程和工件形成的系统特征值解析式。对系统稳定性进行分析,确定无颤振的条件,并通过模型仿真,得到系统固有频率与切削速度的函数关系。在CNC数控车床上对细长轴工件加工进行实际测试。结果表明:对于初始直径为38.2 mm的C45钢制细长轴工件,在相同切削条件下,仿真和实测的频率均收敛到792.8 Hz,且最低切削速度为105 m/min,验证了该模型的有效性。该模型可用于更准确地预测细长轴工件加工的稳定极限,进而有效地预防颤振发生。