過去50年里，機床一直在經歷變革發展，始終追求更好的質量和更大的生產能力。在切削功率、結構靜態剛度、加工精度和生產線自動化等方面都有顯著提高。然而，盡管有諸多提高，新的問題也不斷浮現，比如加工時的破壞性振動問題。

　　如今，這種振動已經成為機床制造商和用戶關注的主要問題。這里有必要對受迫振動和自激振動作出區分，受迫振動是常態，幾乎不會導致大問題，而自激振動，俗稱顫振，是加工時幾個最主要的破壞問題之一。

　　盡管在預測和消除顫振方面做了很多努力，但是在工業應用上幾乎很少有成功案例。因此，雖然刀具材料不斷改進、機床經濟高效的設計并使用更多輕量化部件、以及摩擦負面效應的持續減少，但是，顫振問題仍然是追求精度的最大障礙之一。

顫振

　　從技術上講，顫振是由非穩態切削導致的自激振動。我們知道，任何切削過程都要求系統具有一定動態剛性，這個系統由工件、刀具和機床組成。當上述系統的彈性超過所需要的剛性時，切削過程就會失穩，切削過程振動水平增加，最終導致顫振。

　　失穩的不利影響：更差的表面質量，刀具磨損加劇以及機床某些部件壽命降低。從經濟角度看，顫振導致能耗和物耗增加。而減少這些耗費往往又犧牲了生產時間、切削能力和生產率。

切削過程產生波動導致的不良效果。

通過測量頻率響應得到的穩定域分布圖。

　　本質上，顫振源于再生效應。從靜態觀點看，銑削刀具產生不可預測的波動，由此帶來微小振動，進而引起切削表面不規則變化，進而引發了這種物理現象。后一個刀齒的切深也同樣因這種振動而發生變化，而且前一個刀齒切削后留下的波紋狀表面也會對后一個刀齒的切深產生影響。取決于前后切程的間隙，切深隨加工進程呈指數倍增大。這種情形下，切深的增大使得切削力增加，進而又加劇了振動，使切削失穩。

　　這是一種由切削過程中的各種因素引發的復雜現象，這些因素包括刀具本身、工件材料、切削參數以及整個系統的動態性，涉及到機床、刀具和工件結構。在某些情況下，機床驅動系統的控制參數也會影響切削過程的穩定性。

　　因此可以說，對于具體的某個機床、工件和刀具，顫振會因某些狀況而增大，然后在達到平衡狀態。這就是為什么穩定曲線（即穩態圖）是如此的重要；基于不同的切削狀態來描述過程的穩定性。得到這些狀態并不容易，因為它需要基于FRF來對系統動態剛性作經驗性測量，得到具體的切削力并構建出穩態模型。一方面，這些圖表顯示針對具體加工的最優切削速度，但是另一方面，根據圖表對失穩加工過程作定性分析，則是選擇最佳方式來抑制顫振的關鍵因素。

　　之前說過，影響顫振的一個重要因素是加工系統的動態彈性。這意味著系統部件的剛性出現了不足，包括機床主體結構、主軸、刀具、刀柄、裝夾系統或工件本身，都可能導致自激振動。

　　由機床自身結構導致的振動是最具破壞力和最顯著的情形之一。這種情形多發于若干應用領域的粗加工過程，比如加工大型機械部件、用于能源領域的零件、航空和造船業等。這些應用下的主要振動模式體現為主位移和低頻（20-100赫茲）。

　　過去若干年，各機床制造商一直在尋找解決這種振動的方案，雖然這不是一件容易的事情。一方面，通過重新設計機床以追求更高的動態剛性。這需要進行模型分析，找出機床的最低剛性點和最關鍵點，然后對此進行改進。

　　然而，機床制造商們往往只追求如何提高剛性而不考慮阻尼效果。根據具體結構增加被動減振裝置是增加機床穩定性的最常見方式之一，因為簡單而且成本較低。然而被動減振裝置在很多加工過程中是不可行的，表現為系統動態剛性在加工過程中是變化的。帶滑枕的機床就是這樣一種情形。

 

加工時發生的各種顫振

　　因為具有適應匹配各種變化狀態的能力，主動式激勵裝置便能夠解決這些問題。這些激勵器通過算法控制，能產生對機床自身結構的反作用力，是一種先進的解決方案。

　　在這種方案中，通過激勵器產生慣量變動，使之平行于機床受力流，進而保證了初始結構的剛性。

　　對于初加工切削，在機床中引入主動式減振裝置在近些年被若干學者加以研究。然而迄今，研究人員和機床制造商在試圖在機床中應用這種裝置時，都面臨著難題，不是因為成本太高就是因為尺寸太大。

閉合的DAS運行循環

　　DAS：動態主動穩定器  如上述穩定性圖表所示，顫振取決于動態剛性。由于結構出現柔性而產生顫振，剛性會發生變化。然而，盡管剛性有變化，機床仍然具有相對應的轉速范圍。

　　近來，人們對采用線軌和靜壓軌的通用機床作了分析比較。讓這些機床在整個速度范圍內進行切削加工，當所加工的材料為一般鋼材（200-300 m/min）時，沒有產生問題。然而，當以一定速度（80-150 m/min）切削難加工材料時，比如不銹鋼或鈦金屬，這兩種導軌型式的機床就出現了相應的不足。因此，出現顫振的可能性就更大，導致切深下降，對生產率產生限制。

　　近年來，達諾巴特集團（DANOBATGROUP）旗下索拉露斯公司（SORALUCE）在尋求顫振解決方案上投入了大量努力，研究的主要成果之一就是：動態主動穩定器（DAS）。攻克迄今所有的困難。DAS系統堅固可靠，有效增加了機床動態剛性，進而增強了切削能力，特別是在最嚴苛的運行環境下。

采用不同導軌機床的測試頻率響應與理論穩態的比較，

以及應用DAS系統后的提升

　　各種導軌系統的穩態比較顯示出，在最嚴苛的切削條件下，DAS提升了機床剛性，得到一種卓越的實用加工狀態。因此，這套系統適用于大切削量粗加工，或者是切削難加工材料而使切深受限的情形。

　　基于主動控制技術，系統測量機床現有振動水平，并加以同步補償。因此，機床本身能適應各個地方可能發生的動態變化。此外，系統完全內置于機床之中，絲毫不影響工作空間。

　　測試實驗顯示，使用DAS系統后，生產率提升一倍。

　　除了DAS系統之外，索拉露斯也開發了其它抑制因加工時剛性不足而產生顫振的解決方案。近年來，索拉露斯為解決客戶使用機床出現的一些列問題，開發應用了多種解決方案，基于（被動、半主動或主動）減振裝置，特別是抗顫振刀具和切削速度自適應變化系統。

使用索拉露斯FR落地鏜銑床切削難加工材料，

通過應用DAS系統，測量切削率的提升

應用DAS單元抑制顫振，各種水平的振動與表面質量