[發明專利]基于響應耦合的刀尖點頻響函數獲取方法

有效

• 申請號: 201210137115.6
• 申請日: 2012-05-04
• 公開（公告）號: CN102689229A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 閆蓉;彭芳瑜;蔡飛飛;潘文斌;汪勇;邱鋒;李斌
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李佑宏

1.一種基于響應耦合的刀尖點頻響函數獲取方法，用于獲取機床上刀尖點的頻響函數，其中所述機床上的刀柄由錐柄、法蘭以及夾持端組成，該刀柄夾持端夾持刀具并通過錐柄安裝在機床主軸上，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

（一）將整個機床進行子結構劃分，即將刀柄夾持端和刀具的組合作為第一子結構，將所述刀柄法蘭和錐柄、主軸和機床其余部件的組合作為第二子結構，將所述刀柄夾持端作為第三子結構；其中第一子結構和第二子結構在刀柄法蘭處剛性的聯接在一起，且用均勻分布的彈簧阻尼模擬刀具和刀柄的聯接；

（二）確定所述第二子結構在刀柄法蘭端的頻響函數矩陣，即剛性聯接處的頻響函數矩陣；

（三）辨識所述第一子結構中刀具和刀柄聯接處的彈簧阻尼參數，包括彈簧阻尼剛度k和阻尼系數c；

（四）將辨識得到的彈簧阻尼剛度k和阻尼系數c代入第一子結構的有限元模型中，計算得到該第一子結構的頻響函數；

（五）將所述子第一子結構的頻響函數與第二子結構的頻響函數耦合，即得到刀尖點頻響函數。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟（二）中，所述第二子結構在刀柄法蘭端的頻響函數矩陣的確定步驟如下：

（1）測量所述第二子結構和第三子結構組成的組合結構的三個頻響函數H_ww、H_wv和H_vv，其中H_ww、H_wv和H_vv分別是頻響函數矩陣G_ww、G_wv和G_vv的第一個元素，所述頻響函數矩陣G_ww、G_wv和G_vv分別是該組合結構在刀柄末端、刀柄末端和刀柄法蘭之間、以及刀柄法蘭的頻響函數矩陣；

（2）計算所述第三子結構的各個頻響函數矩陣R_ww、R_wv和R_vv，其中R_ww、R_wv和R_vv分別是該第三子結構在刀柄末端、刀柄末端和刀柄法蘭之間、以及刀柄法蘭的頻響函數矩陣；

（3）根據所述組合結構的頻響函數與第三子結構的頻響函數，即可獲得所述第二子結構在刀柄法蘭處的頻響函數矩陣R_uu。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟（1）中，所述頻響函數H_ww、H_wv、H_vv通過對所述組合結構進行模態錘擊實驗測量得到，具體為：

在所述組合結構的刀柄末端錘擊，并在該處采集振動位移響應，得到整體結構的一個頻響函數H_ww；在組合結構的刀柄法蘭處錘擊，在刀柄末端采集振動位移響應，得到第二個頻響函數H_wv；在組合結構的刀柄法蘭處錘擊并在該刀柄法蘭處采集響應，得到整體結構的第三個頻響函數H_vv。