颤振仍然是限制机床加工材料切除率增加的主要因素。通常把金属切削过程中表现为刀具与工件之间强烈的相对振动的这种自激振动称为“颤振”.

在铣削中，机床-工件系统的机械模态最初是由切削力所激发。这种自激切削现象会变得不稳定，颤振不断增长直到刀具跳出切削孔，破坏预期的表面公差，甚至在切削力过大的情况下发生断裂。

高速加工是航空工业中广泛使用的一种用于加工低刚度薄壁板结构的工艺。在某些切削条件下，这种结构在加工时还可能会产生横向振动。这些铣削和机加工过程的可变动态条件，可能是导致这些制造过程中成品零件表面光洁度差和生产率较低的罪魁祸首。

稳定性图方法是利用动态信息定义稳定区域的常用技术，在稳定区域内可以找到合适的和需要的加工参数组合。采用这种技术，需要试验工作频响函数(OFRF)和常规频响函数(FRF)来提供增强的多级同伦摄动法(EMHPM)。

众所周知，加速度计在大型结构上的质量载荷对其动态测试的影响基本可以忽略。然而，当被测工件质量较小时，这些影响是不容忽视的。由于OFRF的精度直接影响稳定性图，研究加速度计的质量载荷对稳定性图的影响，对准确预测薄壁零件在铣削时的动态特性具有重要意义。

为了研究加速度计的质量载荷对薄壁结构的影响，我们在1 × 35 × 50 mm的7075铝合金薄壁(1 × 35 × 50 mm)上进行了不同位置的冲击试验，并收集了重量为0.6g加速度计的相应频响。同样的，我们使用德国Polytec公司的CLV-2534-2紧凑式激光测振仪，测试工件在没有附加质量影响的情况下的动态特性。

图1所示的虚线表示在相同条件下，加速度计和激光多普勒测振仪(LDV)获得的频率响应函数。

图1：LDV与加速度计的测试结果

从图1我们可以发现，加速度计和激光多普勒测振仪所获得的频响函数之间存在显著差异。在被测表面没有附加质量影响下，激光测振仪获取了两种基本振动模式，峰值分别出现在1105 Hz和1722 Hz。

然而，加速度计的测试结果呈现出相同的动态模式，但峰值分别出现在580 Hz和1366Hz。由于薄壁工件所产生的声压级，在试验中我们可以在频谱中观察到这些差异。第一峰值的525 Hz偏差就是因为存在加速度计附加质量影响所导致。

为了验证上述观察，我们使用LDV在带有加速度计的工件上进行测试。如图1中的虚线所示，这时获取的结果与用加速度计采集到的结果相同。本次试验证实了加速度计的附加质量对频响值的影响，它不仅使系统的频响值偏移48%左右，而且使系统的模态阻尼有较大的变化。

此外，我们预计到计算的刚度值会发生变化。正如预期的那样，在加工过程中，由于加速度计附加质量的影响，壁材从工件上移除时要比标准厚1 mm。

为了证明加速度计的附加质量对切削过程动力学的影响，我们利用EMHPM分别对加速度计和激光测振仪的测试结果进行了稳定性图的计算。

图2中的是直径为1.27cm螺旋角20°径向切深为0.8毫米的 2齿立铣刀的稳定性图。

图2:加速度计和激光测振仪分别获取的FRF稳定性图

从图2可以看出，仿真稳定性图上的稳定切深值深受加速度计的附加质量影响。与激光测振仪相比，加速度计不论是主轴转速方向上，还是在轴向上的测试结果都会产生偏差。    

为此， LDV能够很好地对不稳定的切削条件做出预期判断。激光束对准薄壁的顶部中心位置。

当主轴转速为26500 rpm时，最大振幅可达0.3 m/s(图3)。

图3：转速为26500rpm时稳定切削

另一方面，通过LDV 的OFRF响应预测加速度计的不稳定边界区域(图4)。在这种情况下，转速为30,000 rpm时的速度值达到0.6 m/s。频域显示为颤振频率。

图4：转速为3000rpm时不稳定切削

图5为加速度计与激光测振仪分别获取的模态参数值的对比。我们可以清楚地看到，重0.6g的加速度计附在薄壁工件上对频响值有明显影响。

图5：加速度计和激光测振仪分别获取主频