[發(fā)明專利]一種銑削加工中系統(tǒng)穩(wěn)定性的判別方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410482336.6
• 申請(qǐng)日: 2014-09-19
• 公開（公告）號(hào): CN104239723A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜紅;母麗華;趙燦;宋作忠;劉玉波;石端銀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 黑龍江科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 深圳市智科友專利商標(biāo)事務(wù)所 44241
• 代理人: 曲家彬

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械加工領(lǐng)域中的銑削加工中系統(tǒng)穩(wěn)定性的判別方法，特別是一種銑削加工中顫振問題的一種穩(wěn)定性判別法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代飛機(jī)、航天器性能要求的不斷提高，對(duì)各類整體結(jié)構(gòu)件的加工進(jìn)行高速、高效、高精度加工。金屬切削是一個(gè)復(fù)雜過程，涉及彈、塑性力學(xué)、摩擦學(xué)、熱力學(xué)、材料科學(xué)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)等諸多學(xué)科。然而，在切削加工過程中最突出的問題之一就是工件的加工變形，而顫振是影響工件變形的一個(gè)非常重要的因素。加工過程中的顫振可使加工系統(tǒng)喪失穩(wěn)定性，影響加工精度和工件表面質(zhì)量,降低加工效率，甚至造成工件報(bào)廢。因此，顫振對(duì)切削加工系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究一直是加工技術(shù)研究的焦點(diǎn)問題。

加工中研究顫振問題中，加工系統(tǒng)的穩(wěn)定性Lobe圖能很好的體現(xiàn)偏微分方程平衡點(diǎn)的穩(wěn)定性。目前，構(gòu)造穩(wěn)定性圖的方法主要有Stépán提出的D曲線法、時(shí)間有限元法、半離散法(Semi-discret?ization?method)和全離散法(Full-discretization?method)。本發(fā)明利用Laplace變換得到系統(tǒng)方程的特征方程，通過計(jì)算特征方程的幅角變化量來判別方程的穩(wěn)定性，該方法計(jì)算簡(jiǎn)單，為切削加工的理論研究提供一種新的穩(wěn)定性判別方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明對(duì)于銑削加工中描述動(dòng)力系統(tǒng)的微分方程尋求一種計(jì)算簡(jiǎn)單穩(wěn)定性的判別方法。本發(fā)明將銑削加工動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)時(shí)滯-磁滯微分方程轉(zhuǎn)化成中立型矩陣方程形式，利用輻角原理計(jì)算輻角變化量提出了顫振問題的一種穩(wěn)定性判別法。對(duì)于矩陣方程，利用Laplace變換，得到其特征方程，通過計(jì)算特征方程的輻角變化量判別系統(tǒng)在某組銑削加工工藝參數(shù)下的穩(wěn)定性，通過計(jì)算不同銑削加工工藝參數(shù)下的穩(wěn)定性，獲得動(dòng)力系統(tǒng)的穩(wěn)定性Lobe圖。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)該方法的步驟：銑削加工中系統(tǒng)穩(wěn)定性的判別方法。該方法包括下列步驟：

⑴、利用切切削實(shí)驗(yàn)裝置，按設(shè)計(jì)一組由不同軸向切深、徑向切深、主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給率組成的工藝參數(shù)組，進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)方案，獲得一組切削力切向、徑向、軸向力分力的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

⑵、根據(jù)步驟⑴實(shí)驗(yàn)測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均值，建立平均切削力模型、切削力系數(shù)模型，計(jì)算平均切削力和切削力系數(shù)，具體計(jì)算如下：

A、定義工件坐標(biāo)系XYZ與刀具坐標(biāo)系X_TY_TZ_T

B、建立平底刀微元切削力模型：