包含机器人-主轴系统耦合效应的铣削颤振稳定性分析

来源：振动与冲击杂志2025年第6期北京时间：

作者：籍永建yongjian870,,，韩启超，徐小康

单位：1.北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室，北京100192；2.北京信息科技大学机电系统测控北京市重点实验室，北京100192；3.北京信息科技大学机电工程学院，北京100192

摘要：串联式工业机器人（以下简称机器人）刚度低，铣削加工过程极易由于工艺参数或机器人位姿选取不当产生颤振，颤振会降低工件表面质量、损坏机器人装备。针对机器人铣削加工颤振稳定性预测问题，通过构建机器人刚度模型的方式研究了机器人末端刚度随空间位姿的变化规律；阐明了主轴系统速度效应对刀尖动力学特性的影响规律，采用数据拟合的方法建立了主轴转速与刀尖固有频率之间的映射函数；构建了综合考虑机器人-主轴系统耦合效应的铣削动力学模型，采用锤击试验方法获得机器人铣削系统刀尖的阻尼比与模态质量，得到了包含不同影响因素的机器人铣削加工稳定性叶瓣图，揭示了机器人-主轴系统耦合作用下铣削颤振稳定性的动态变化规律，进行了试验验证。结果表明，与现有模型相比，考虑机器人-主轴系统耦合效应构建的稳定性叶瓣图更加符合实际铣削状态，可有效提升机器人铣削颤振的预测准确率。<br>

关键词：机器人铣削；铣削动力学；颤振；耦合效应；稳定性分析