轴承套圈内圆磨削颤振稳定性分析
迟玉伦
曹天熠
朱文博
应晓昂
上海理工大学 机械工程学院,上海 200093
摘要：[目的]针对轴承套圈磨削加工过程中由于双再生效应极易引发加工颤振并严重恶化套圈表面质量的问题,基于非线性磨削力模型建立双时滞二自由度机械磨削系统动力学模型,用以精确求解并定量建立加工工艺参数与自激振动稳定性边界之间的映射关系.[方法]首先,考虑了砂轮与工件的弹性接触变形,依据力平衡基本定律构建了二自由度非线性时滞控制微分方程;其次,通过引入颤振频率附加约束,将超越特征方程转化为临界稳定性条件,并利用延拓算法,结合Newton-Raphson迭代法,对超越方程进行了全局数值解集搜索,从而在三维工艺参数空间(Sf-τ1-τ2)中精细划分出轴承套圈磨削的绝对稳定区与非稳定区;最后,通过力锤敲击频响函数试验获取了系统进给方向的实际固有频率,并开展了多组加工参数的切削稳定性与表面形貌对比验证试验.[结果]模态试验结果表明,砂轮轴与轴承套圈在进给X方向的1阶固有频率分别为355、200 Hz.动态特性与灵敏度分析表明,当工件转速低于40 rad/s时,系统稳定性对加工转速波动的灵敏度极高,转速在极小范围内即可引发稳定状态的频繁周期性交替;而高于40 rad/s时,系统灵敏度显著降低,可在较大的工件转速范围内保持单调稳定的磨削状态.在相同的初始进给量下,降低砂轮转速或增大初始进给量均能有效抑制系统对工件转速变化的灵敏度.采用稳定区参数加工的轴承套圈表面无振纹产生,其平均表面粗糙度Ra(0.35 μm)、内圆圆度Rn(1.03 μm)显著优于不稳定区参数(分别为0.47、1.89 μm).
关键词：颤振磨削非线性磨削力模型轴承套圈线性稳定
分类号：TH161(机械制造工艺)
论文发表日期：2026-06-30
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 78-90 )
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