间断切削过程和连续切削过程存在着不同的动力学行为,导致传统的重生颤振理论不能指导间断切削过程的稳定性分析。针对间断切削过程的颤振稳定性分析问题一直困扰着了国内外学者。本文在国家自然科学基金(间断切削的颤振稳定性分析,项目号:50875127)和教育部留学回国人员科研启动基金资助项目(薄壁零件切削加工的颤振稳定性分析)项目的资助下,研究间断切削过程的颤振稳定性问题。本文主要的研究内容包括:(1)建立基于动态切屑厚度的动态切削力模型。把切削过程刀具轴向划分为切削微元,在前后两个刀齿周期之间,搜索处于切削的工件表面振纹点,计算较准确的动态切屑厚度。由切削过程动力学方程,求解每个离散微元的动态位移,从而更新切削后留在工件表面的振纹坐标。通过设置足够的离散点数及选择正确的动力学方程初始条件,以较准确描述间断切削过程。(2)标定基于平均力学模型的切削力系数。从平均切削力模型推导出切削力系数表达式,通过试验回归方程与切削力的数学表达式的对比,获取切削力系数。同时通过仿真与试验,验证在该切削力系数下动态切削力模型的准确性。(3)建立基于螺旋角的颤振稳定性频域分析多频解模型。基于螺旋角的铣削过程,通过微元受力分析及其轴向迭加,建立基于螺旋角的颤振稳定性分析模型,并给出了多频解,以便能够在模型中涵盖间断切削过程存在的高频成分,使得模型能够在间断切削过程适用。通过该模型,考察了切削稳定性的影响因素。(4)建立颤振稳定性时域分析模型。稳定性时域分析模型被认为是解决颤振稳定性问题的准确方法。颤振稳定性分析时域模型的准确性是基于动态切削力模型的。通过仿真动态切削过程,“监视”动态切屑厚度变化,一旦切屑厚度与静态切削过程的最大切屑厚度的比值超过设定的值,则视为发生颤振,并记录轴向切削深度。利用动态切削力模型,可以仿真给出动态切削位移和动态切削力的变化,建立动态切削位移一周期庞加莱截面,以分析颤振稳定性时域模型表征的间断切削过程稳定点与不稳定点的动力学行为的不同,以及不同不稳定点所蕴含的不同分岔过程。(5)颤振稳定性验证试验。验证试验包括切削系统模态试验与参数识别,及间断切削过程稳定性稳定性验证。同时通过动态位移每次穿过庞加莱截面的位置判断系统运动状态,以揭示间断切削过程存在的分岔。