Page 68 - 《振动工程学报》2025年第8期

1708 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

表 4 加速度数值分析结果 （2） 通过设计加工完成的各向异性 MRE 吸振
Tab. 4 Numerical analysis results of acceleration 器可以实现 17.35~45.21 Hz 的移频范围，带宽达到
X 方向 X 方向 Y 方向 Y 方向 27.86 Hz，相对移频 160.58%。
工况 峰峰值/ 均方根值/ 峰峰值/ 均方根值/ （3） 在 低 转 速 加 工 条 件 下 KUKA KR500 机 器
-2
-2
-2
-2
（m·s ） （m·s ） （m·s ） （m·s ）
人容易在其 2 阶固有频率 18.9 Hz 左右发生颤振，对
不加吸振器 7.93180 1.327007 6.92609 1.169242
吸振器通电调频后可以将主轴的颤振频率完全抑
加吸振器
6.50149 1.109293 5.25334 0.963899
不通电 制。相对于不加吸振器的工况，加吸振器通电调频
加吸振器 后 主 轴 上 X 方 向 的 振 动 加 速 度 峰 峰 值 降 低 了
2.32365 0.468333 3.13262 0.585667
通电
70.7%，均方根值降低了 64.7%；Y 方向峰峰值降低
了 54.7%，均方根值降低了 49.9%。此外工件的表
作为半主动减振装置可以大幅度减小振动。
面加工质量也有明显改善。
此外，使用 Mitutoyo SJ‑210 粗糙度计测量了工
值得注意的是，未来仍有许多工作需要考虑。
件铣削表面的粗糙度值 ，如图 22 所示。不加吸振
机器人主轴 X 方向在 18.9 Hz 处发生颤振的同时，在
器、加吸振器不通电和加吸振器通电三种工况下铣
78 和 96 Hz 处也有较大的加速度峰值，目前吸振器
削 工 件 的 加 工 表 面 粗 糙 度 值 分 别 为 Ra 8.469、
移频范围尚未达到要求，因此后续需要进一步研究
Ra 6.773 和 Ra 2.967，其 中 Ra 为 轮 廓 算 数 平 均 偏
MRE 的磁流变效应影响因素、优化吸振器结构，继
差，用于量化物体表面的微观不平整程度。可以看
续扩大吸振器的工作带宽。
出，在吸振器通电后表面粗糙度值相对于不加吸振
器 和 加 吸 振 器 不 通 电 工 况 分 别 降 低 了 65.0% 和
参考文献:
56.2%，显著提升了工件的表面加工质量。
［1］ HUYNH H N， ASSADI H， RIVIÈRE‑LORPHÈVRE
E， et al. Modelling the dynamics of industrial robots for
milling operations［J］. Robotics and Computer‑Integrated
Manufacturing， 2020， 61： 101852.
［2］ ZHU Z R， TANG X W， CHEN C， et al. High preci‑
sion and efficiency robotic milling of complex parts：
challenges， approaches and trends［J］. Chinese Journal
of Aeronautics， 2022， 35（2）： 22‑46.
［3］ KUMAR M， SHENBAGARAMAN V M， SHAW R
N， et al. Digital transformation in smart manufacturing
with industrial robot through predictive data analysis
［M］∥ Machine Learning for Robotics Applications.
图 22 工件铣削加工表面及粗糙度测量
Singapore： Springer Singapore， 2021： 85‑105.
Fig. 22 Machining surface and roughness measurement of
［4］ CUI G Y， LI B， TIAN W， et al. Dynamic modeling
workpieces after milling
and vibration prediction of an industrial robot in manu‑
facturing［J］. Applied Mathematical Modelling， 2022，
105： 114‑136.
5 结 论 ［5］ XIN S H， TANG X W， WU J W， et al. Investigation

of the low‑frequency chatter in robotic milling［J］. Inter‑
本文针对机器人铣削的低频颤振问题，利用磁 national Journal of Machine Tools and Manufacture，
流变弹性体（MRE）特有的流变特性，研究了不同质 2023， 190： 104048.
量配比的 MRE 磁流变效应，并基于此设计了一款 ［6］ HE F X， LIU Y， LIU K. A chatter‑free path optimiza‑
tion algorithm based on stiffness orientation method for
MRE 吸振器，通过振动台扫频试验、激振器试验和
robotic milling［J］. The International Journal of Ad‑
机器人铣削试验对 MRE 吸振器的移频特性和吸振
vanced Manufacturing Technology， 2019， 101（9）：
性能进行了相关研究，主要结论如下：
2739‑2750.
（1） MRE 的磁流变效应与原料的质量配比有 ［7］ JIAO J C， TIAN W， LIAO W H， et al. Processing
关，当羰基铁粉、硅油、硅橡胶的配比为 7∶1.5∶1.5 时 configuration off‑line optimization for functionally redun‑
磁流变效应最高，可以达到 2576%。 dant robotic drilling tasks［J］. Robotics and Autono‑