摘（zhāi）要：以萬能回轉銑床（chuáng）平台作為特定的加工係統物理模型，借助於介尺度範（fàn）疇能量理論和（hé）介尺（chǐ）度範疇特征建（jiàn）立（lì）介尺度範疇能（néng）量方程式（shì），提（tí）出了不穩定（dìng）是由多因素決定的，而且各因素的影響是變化且相互轉化的，通過因素轉化機製可以改變某一（yī）靈敏值，從而達到優化和控製介尺度範疇能量Ｎ的目的。
 
        關鍵詞：介尺度範疇；介尺度範疇特征；穩定性診斷模（mó）型
   
        引言
 
        萬能回轉銑床平台作為（wéi）特定的加工係統，可以完成萬能銑床應有的全部功能，組成（chéng）可分為（wéi）萬能回轉銑床、夾具工裝、被加工部件、刀具、潤滑冷卻等，如圖１所（suǒ）示為萬能回轉銑床平台加工（gōng）係統。
  

       
  
        圖１　萬能回轉銑床平台加工係統
 
        係統就單一組成部件而言其穩定性不容質疑（yí），但是上述（shù）部件組合構成具體的加工平台（tái），特別是針對不同被加工部件加（jiā）工時，係統是變動的，穩定性不確定且是動（dòng）態變化的、隨機（jī）的，不確定因素（sù）變得更敏感更廣泛，危害涉（shè）及多範圍領域：被加工工件質量、銑床本身（shēn）、夾具工裝、刀具以及係統所處空間範圍內的人員（yuán）和設備，而且這種危（wēi）害是可以放大的。萬能
回轉（zhuǎn）銑床平台係統作為整（zhěng）體需考慮（lǜ）自身的穩定性和（hé）可控性，以可（kě）靠和安全生產為（wéi）根本目的，以不穩定診（zhěn）斷及判（pàn）定為出發點。基於上述（shù）認識筆（bǐ）者（zhě）認為必須建立穩定（dìng）性診斷模型，從理論上指導係統的穩定性、可靠性和安全性運行。
 
        １ 、係統原理
 
        係（xì）統穩定性診斷（duàn）模型研究領域（yù）應屬於介尺度範疇或混沌邊緣度範疇（chóu）。介尺度範疇特征是新係統即將取代（dài）舊係（xì）統但是新係統還沒有出現，舊係統即（jí）將崩潰或質（zhì）變但是新係統還沒（méi）有建立，舊係統（tǒng）和（hé）新係統特征均有，但是（shì）主導方既不是舊係統也不是新係統（tǒng）［１］，各類臨界態此消彼長，但是係統穩（wěn）定性（xìng）表征是受多（duō）因素影響的。以圖１所示萬能回轉銑床平台加工係統為例分析這一動（dòng）態進（jìn）程可知，萬（wàn）能回轉銑床（chuáng）本身決定了加工進刀量（liàng）、轉速等因素（sù），外來應力Ｆ 主要由它決定；夾具工裝決（jué）定了加工過程中的剛度，震動、噪音Ｗ 的決定力量來自於夾（jiá）具工裝部件（jiàn）；被加工部件材質、形狀，刀（dāo）具的形狀、轉速、進刀量決定了加工過程中的摩擦力（lì）ｆ，由摩擦力ｆ決定了（le）工件（jiàn）加工（gōng）溫度Ｔ，由摩擦力ｆ、工件加工溫度Ｔ 以被加工工件結構特征Ｍ 決定了係統內耗Ｅ；加工工件結構變形量Ｍ 是係統不（bú）穩定性特征值之一，影響因素多樣可變不恒定是基本特征。萬能回轉銑床平台加工過程中決定的係統（tǒng）不確定值即介（jiè）尺度範疇特征Ｘ，該值僅在介尺度範疇（chóu）起作（zuò）用，且該（gāi）值主要表示不穩定瞬態能量釋放走向。
 
        作（zuò）為以穩定性診斷模型建立基礎為介尺度（dù）範疇（chóu）下的能量理論，介尺度範疇下（xià）能（néng）量的（de）轉化及流向已與原係統能量流向發生質的變化，新的係統（tǒng）決定了（le）能量的聚集和釋放（fàng）效應均為新（xīn）過程，新過程的能量的聚集和釋放效應是以係統（tǒng）尺度的變（biàn）化為基礎，隨著過（guò）程的進一步變化達到一種狀態，有小的幹（gàn）擾也會對原係統產生不穩定或災變（biàn），能量的走向是不穩定的（de）根本原因。基於（yú）以上分析可以知（zhī）道不穩定（dìng）是由多因素決定的，而且因素（sù）的影響是變化的、因素是相互轉化的，係統的動態變化是（shì）由係統內部各組成部分間（jiān）的相互作用產生（shēng）的，而不是由（yóu）任（rèn）何外界（jiè）因素控製或主導所（suǒ）致，這是一個減熵有序化的過程；介尺度範疇（chóu）能（néng）量Ｎ 與介尺度範疇特（tè）征Ｘ 及外來應力Ｆ、震動、噪音Ｗ、係統內耗Ｅ、被加工工件結構變形量Ｍ、時間Ｔ 之間存在以下函數：
 
          Ｎ ＝Ｙ（Ｘ，Ｆ，Ｗ ，Ｅ，Ｍ，Ｔ）
 
        由Ｘ，Ｆ，Ｗ，Ｅ，Ｍ，Ｔ 相互作用，使得係統向自組（zǔ）織臨界（jiè）狀態發展；當係統達到這種狀態時，即使是很小的幹擾事件也可能引起係（xì）統一係列不穩定。
 
        時間Ｔ 延長，單位時（shí）間（jiān）內係統內耗Ｅ 就會大幅降低，介尺度範疇（chóu）特征Ｘ，外來應力Ｆ、震動、噪音（yīn）Ｗ 、被加工（gōng）工（gōng）件結構變形量Ｍ 等也會同步降（jiàng）低，由上述因素決定（dìng）的介尺度範疇能量Ｎ 也會（huì）大幅降低，由Ｎ 決定的不穩定即災變就不會發生。根據實踐測試被加工工件結構變形量Ｍ 和時（shí）間Ｔ值靈敏度最高。
 
        不穩定是多因素決定的，而且因素的影響是變化的、因素（sù）是相互（hù）轉化的，由（yóu）介（jiè）尺度範疇能量（liàng）Ｎ公式，我們可以通過改（gǎi）變介（jiè）尺度範疇特征Ｘ 值來（lái）降低外來應力Ｆ、震動、噪音Ｗ 、被加工工件結構變形量Ｍ 對介尺度範疇能量（liàng）Ｎ 的影（yǐng）響權數；同理通（tōng）過改變外來應力Ｆ 來降低介尺度範疇特征Ｘ、震動、噪音Ｗ 、被（bèi）加工（gōng）工件結構（gòu）變形量Ｍ 對介尺度範疇能量Ｎ 的影響權（quán）數（shù）；同理（lǐ）通過改變被加工工件結構變形量Ｍ，來降低介尺度範疇特征Ｘ、震動、噪音Ｗ 、外來應（yīng）力Ｆ 對介尺度範疇能量（liàng）Ｎ 的影響權數；簡（jiǎn）而言之，震（zhèn）動（dòng）、噪音Ｗ 大時，通過降低震動、噪（zào）音即可（kě）以避免災變發生。
 
        ２ 、係統應用
 
        １）工件安裝為懸臂梁時，懸臂大（dà）於５０ｍｍ。這反映在工件質量上，大於５０ｍｍ 質量沒有保障，加工精度２絲的誤差（chà）不能保（bǎo）證，圖２為加工質量圖。

        圖２　加工質量（liàng）圖
 
        加工刀具上直徑為１２ｍｍ的鍵銑刀跳動大不能使用；整個加工（gōng）過程震動噪音很大（dà）；直徑為６ｍｍ的加長銑刀，加工過程中折斷２支，圖３為銑（xǐ）刀折斷圖（tú）；直徑為（wéi）５０ｍｍ端麵（miàn）銑刀過度磨損，見圖（tú）４端麵銑（xǐ）刀過度磨損圖。

        圖３　銑刀折斷圖                            圖４　端麵銑刀過度磨損圖
     
        修正調整後，當工件安裝為（wéi）懸臂梁（liáng），懸臂不大於（yú）３０ｍｍ時，加工精度在２絲誤差之內；在剛度較好的條件下，直徑為６ｍｍ 的加長銑刀（dāo）工作壽命１００ｈ；直徑為５０ｍｍ端麵（miàn）銑刀工作壽命為４０ｈ。工件安裝為懸臂梁時懸臂大於５０ｍｍ，決定了加工工件結（jié）構變（biàn）形量Ｍ 數值較大，這樣係統極易滿足介尺度範疇，介（jiè）尺度範疇特征Ｘ 數值靈敏度（dù）較高，所以加工（gōng）過程不穩定顯現特別明（míng）顯：質（zhì）量沒有保障、銑刀折斷、端麵銑刀過度磨損圖、鍵銑刀跳動大不能使用、加工過程震動噪音大。
 
        ２）銑床平口鉗剛度對加工過程的影響評價。
     
        如圖５所示為剛度差別較大的兩個銑床加工用銑床平口鉗，剛性較好的銑床平口鉗與較差（chà）的銑床平口（kǒu）鉗相比，工作效（xiào）率高３倍，銑刀（dāo）壽命普遍延長，加工（gōng）工件質量一致性較好。

          圖５　不同剛度銑（xǐ）床平（píng）口（kǒu）鉗加工質量工效比較
     
        ３、 結語
 
        基於萬能回（huí）轉銑床平台（tái）加工工件過程中穩定性診斷（duàn）模型的建立，為安全生產、優化工裝設備、有效提高生產效率和產品質量提供了理論基礎，質量和高效（xiào）生產不矛盾，工裝設備是高效生產的有效手段，介尺度範疇（chóu）能量Ｎ 與介尺度範疇特征Ｘ 及外來應力Ｆ、震動、噪音Ｗ 、係統內耗Ｅ、被加工工（gōng）件結構變形量Ｍ、時間Ｔ 之間（jiān）存（cún）在函數：Ｎ＝Ｙ（Ｘ，Ｆ，Ｗ ，Ｅ，Ｍ，Ｔ）。不穩定是多因素決定（dìng）的（de），而且因素的影響是變化的、因素是相互轉化的，通（tōng）過（guò）因素轉化機製（zhì）可以改變某一靈敏值而（ér）達到優化和控製介尺度範疇能量Ｎ 的（de）目的，從而避免災變發生，實現（xiàn）安全高效生產。