[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

技術領域

本發明涉及數控機床動態特性測試領域，具體是一種獲取刀尖點頻響函數的方法。

背景技術

隨著裝備制造業的不斷發展，機床以及主軸性能的不斷提升，高速加工在制造業中的應用越來越廣泛，特別是在航空制造領域。在高速切削過程中，為了提高加工效率而盡量增大材料去除率，這樣同時也帶來了加工過程中不穩定的危險。這種不穩定的發生將會直接導致差的表面質量并且加速刀具、主軸以及機床部件的磨損。避免不穩定現象發生的最有效方法之一是借助穩定性葉瓣圖來確定穩定切削參數。穩定性葉瓣圖是主軸轉速和加工參數的函數，穩定和非穩定區域取決于選擇的主軸轉速和軸向切深。繪制穩定性葉瓣圖的先決條件是要獲取機床刀尖點的動態特性，也就是刀尖點的頻響函數(FRF)。

通常，在特定的加工中心上，要對不同的刀具/刀柄/主軸的組合分別測量其刀尖點的頻率響應函數。這樣對每種組合進行實驗測量是非常耗時的，而且占用大量的機床加工時間，即繁瑣也不經濟。為了解決這個問題，Schmitz和Donaldson首先提出并發展了用響應耦合技術（RCSA）來預測刀尖點頻響函數（FRF）的方法。并且用單個線性和扭轉的彈簧對刀具-刀柄的結合部進行建模。這種方法通過在頻域里耦合刀柄-主軸-機床動態特性和刀具的動態特性來預測刀尖點的動態特性。但刀具的直徑或者是刀柄刀具的夾持長度發生變化時，刀具刀柄結合部的參數就必須得重新進行辨識，從而增加了實驗次數。后來，Duncan和Schmitz將RCSA方法擴展到耦合刀柄和主軸，對不同的刀具和刀柄組合可以預測刀尖點的頻響函數，但是要對刀柄與主軸的錐面結合部進行建模，過程繁瑣，參數辨識復雜。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于不同刀具和刀柄組合的基于響應耦合的刀尖點頻響函數獲取方法，解決了獲取刀尖點頻響函數過程中因刀具直徑或刀柄刀具的夾持長度變化而需要重新辨識刀具刀柄結合部參數的問題。

實現本發明的目的所采用的具體技術方案如下：

一種刀尖點頻響函數獲取的方法，包括如下步驟：

（一）將整個機床加工系統劃分子結構。具體的說就是將刀柄夾持端和刀具作為一個子結構，稱為子結構A；把刀柄法蘭和錐柄、主軸和機床其他部件作為另一個子結構，稱為子結構B；將刀柄夾持端單獨作為子結構C。

（二）確定子結構B在刀柄法蘭端（位置u）的頻響函數矩陣，即剛性聯接處的頻響函數矩陣R_uu。

Ruu=huuluunuupuu=xufuxumuθufuθumu]]>