[發明專利]一種銑削加工中系統穩定性的判別方法

在審

• 申請號: 201410482336.6
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104239723A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 杜紅;母麗華;趙燦;宋作忠;劉玉波;石端銀
• 申請（專利權）人: 黑龍江科技大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 深圳市智科友專利商標事務所 44241
• 代理人: 曲家彬

1.一種銑削加工中系統穩定性的判別方法。其特征在于：該方法包括下列步驟：

⑴、利用切屑力實驗裝置，按設計一組由不同軸向切深、徑向切深、主軸轉速和進給率組成的工藝參數組，分別進行正交實驗方案，獲得一組切削力切向、徑向、軸向力分力的實驗數據：

⑵、根據步驟⑴實驗測得的實驗數據均值，建立平均切削力模型、切削力系數模型，計算平均切削力和切削力系數，具體計算如下：

A、定義工件坐標系XYZ與刀具坐標系X_TY_TZ_T

B、建立平底刀微元切削力模型：

dFtdErdFa=KtedS+Ktc·tn·dbKredS+Krc·tn·dbKaedS+Kac·tn·db]]>

其中，F_t,F_r,F_a分別為切削力的切向、徑向、軸向力分量。dS,t_n,db分別為FCN坐標系中表示接觸弧長微元、未變形切厚微元和切寬微元；

C、工件坐標系中平均切削力的計算：

將刀具坐標系X_TY_TZ_T中切削力分量dFtdFrdFa,]]>沿著接觸刀刃積分，獲得刀具坐標系中的平均切削力三分量FxtFytFzt,]]>然后轉換至工件坐標系FXFYFZ:]]>

D、切削力系數的標定：

用測力儀測量獲得平均力信號，代入上述建立的工件坐標系下的平均切削力FXFYFZ,]]>用最小二乘法獲取待標定切削力系數K_te,K_tc,K_re,K_rc,K_ae,K_ac。

⑶、根據步驟⑵獲得的切削力系數，建立銑削加工中描述動力系統顫振問題的微分方程，將該方程變換為一種中立型矩陣方程形式，利用Laplace變換，得到其特征方程，具體計算如下：

X.(t)==AX(t)+BX(t-τ)+p∫-h0R(θ)X(t+θ)dθ-p∫-h0K(θ)X(t-τ+θ)dθ---(1)]]>

其中利用Laplace變換，得到其特征方程

P(z)=det[zI-A-B--R-(z)-K(z)-]=0---(2)]]>

⑷、根據任何一組軸向切深、徑向切深、主軸轉速和進給率組成的工藝參數，通過計算特征方程的輻角變化量，對銑削加工中系統在下的穩定性進行判斷：

A、特征方程P(z)的相曲線與虛軸是否有交點或是否包含原點o＝(0,0)，如果P(z)的相平面與虛軸沒有交點且不包含原點，在相平面的右半平面變化，則銑削加工系統穩定：

B、特征方程P(z)的相曲線與虛軸有交點或包含原點，則系統不穩定。

2.根據權利要求1所述的一種銑削加工中系統穩定性的判別方法，其特征在于：通過計算不同參數下的穩定性，獲得動力系統的穩定性Lobe圖，進行銑削加工系統穩定性的判別。