[發明專利]一種用于提高銑削穩定性的金屬深冷加工方法

有效

• 申請號: 201410634983.4
• 申請日: 2014-11-12
• 公開（公告）號: CN104493636B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 丁漢;黃信達;張小明;牟海闊;張小儉
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B23Q11/10
• 分類號: B23Q11/10;B23Q17/09;G06F19/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 梁鵬

1.一種用于提高銑削穩定性的金屬深冷加工方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(a)為銑床主軸及配置的立銑刀組裝液氮冷卻噴頭，該液氮冷卻噴頭隨著銑床主軸和立銑刀同步移動，并用于在整個銑削過程中向立銑刀和工件切削部位噴射液氮執行低溫冷卻；

(b)在上述低溫冷卻的條件下執行順銑，并通過改進立銑刀的進給速度，測得多個不同的銑削工況下的平均切削力，然后基于以下表達式(一)和(二)及采用線性擬合的方式，計算得出包括切向銑削力系數、切向刃口力系數、徑向銑削力系數和徑向刃口力系數在內的一系列切削力系數：

Fx‾=N2π{apft[∫φstφexsin2φKrcdφ+∫φstφexsinφcosφKtcdφ]+ap[∫φstφexsinφKredφ+∫φstφexcosφKtedφ]}]]>????(一)

Fy‾=N2π{apft[∫φstφexsinφcosφKrcdφ-∫φstφexsin2φKtcdφ]+ap[∫φstφexcosφKredφ-∫φstφexsinφKtedφ]}]]>????(二)

其中，表示各個銑削工況下所測得的沿著X軸加工方向的平均切削力，表示各個銑削工況下所測得的沿著Y軸加工方向的平均切削力,a_p表示各個銑削工況下對應的軸向切深，f_t表示各個銑削工況下對應的每齒進給量，K_rc表示待擬合求解的徑向銑削力系數，K_tc表示待擬合求解的切向銑削力系數，K_re表示待擬合求解的徑向刃口力系數，K_te表示待擬合求解的切向刃口力系數，φ_st表示各個銑削工況下對應的切入角，φ_ex表示各個銑削工況下對應的切出角，φ表示在銑削過程中不斷變化的刀齒-工件接觸角，N表示刀齒數；

(c)在立銑刀的端部附近設置力錘及加速度傳感器，將力錘敲擊力作為激勵輸入信號，將立銑刀刀尖點處對應產生的加速度作出輸出信號，以此方式，同樣在上述述低溫冷卻的條件下執行錘擊試驗，然后基于試驗結果擬合得到相應的位移頻響函數，同時提取包括模態質量、模態阻尼和模態剛度在內的一系列模態參數；

(d)利用步驟(b)和(c)所獲得的一系列切削力系數和模態參數，構建如以下表達式(三)所示的兩自由度銑削動力學方程，然后基于該動力學方程對金屬銑削過程的穩定性邊界進行預測，并相應調整銑削加工參數：

mx00myq′′(t)+cx00cyq′(t)+kx00kyq(t)=Kc(t)Δq(t)+W24VcutSpCeq(t)q′(t)]]>????(三)

其中，m_x,c_x,k_x分別表示通過步驟(c)所獲取的立銑刀刀尖點處沿著X軸加工方向的模態質量、模態阻尼和模態剛度，m_y,c_y,k_y分別表示通過步驟(c)所獲取的立銑刀刀尖點處沿著Y軸加工方向的模態質量、模態阻尼和模態剛度；q(t)為銑刀刀尖點處隨著加工時刻t而變化的瞬時動態位移，q′(t)、q″(t)分別為該瞬時動態位移q(t)的一階導數和二階導數；K_c(t)表示隨加工時刻t而變化的動態切削導向系數矩陣；Δq(t)表示立銑刀在當前加工時刻t與前一加工時刻之間之間所發生的相對位移；W表示刀齒后刀面的磨損長度；V_cut表示刀齒的切削線速度；S_p表示穩態加工時刀齒與工件之間的擠壓等效面積；C_eq(t)表示隨加工時刻t而變化的等效過程阻尼導向系數矩陣。