[發(fā)明專利]基于二維顫振穩(wěn)定極限圖確定工程用穩(wěn)定加工工藝參數(shù)圖的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510689682.6
• 申請(qǐng)日: 2015-10-22
• 公開（公告）號(hào): CN105467928A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙燦;陶廣福;郭延艷;徐衍峰;劉玉波;王學(xué)惠;何萬濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 黑龍江科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/408
• 分類號(hào): G05B19/408
• 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

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于高速與超高速銑削加工領(lǐng)域工藝參數(shù)的選取方法，具體涉及加工領(lǐng)域工藝系 統(tǒng)中顫振現(xiàn)象的規(guī)避和高速高效銑削參數(shù)的選取。

背景技術(shù)：

當(dāng)前在獲取工藝系統(tǒng)顫振穩(wěn)定區(qū)域上有許多行之有效的理論與方法，然而，在實(shí)際工程 應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，有許多實(shí)際加工因素未被考慮，致使獲取的顫振穩(wěn)定性極限區(qū)域不能夠有利、有 力的指導(dǎo)工程現(xiàn)場(chǎng)選取加工參數(shù)，從而降低了穩(wěn)定性極限曲線的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

以下面研究?jī)?nèi)容為例：“柔性結(jié)構(gòu)銑削時(shí)滯工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論與實(shí)驗(yàn)研究”(柔性 結(jié)構(gòu)銑削時(shí)滯工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論與實(shí)驗(yàn)研究[D]武漢：華中科技大學(xué)20012)圍繞薄壁、 柔性結(jié)構(gòu)零件加工中的穩(wěn)定性問題，從切削振動(dòng)機(jī)理、刀具、工件結(jié)構(gòu)等不同方面對(duì)加工顫 振問題進(jìn)行了深入研究，提出了新的穩(wěn)定域的計(jì)算方法。但在工程應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)中，一些工程實(shí) 際中具體的因素(如刀具、薄壁工件的切削共振、夾具-工藝系統(tǒng)的裝夾不穩(wěn)等)沒有在理論 中得到具體的計(jì)算。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明所要解決的問題是，在以模態(tài)解耦、選取工件加工點(diǎn)的模態(tài)振型為主要參數(shù)，建 立薄壁工件-夾具系統(tǒng)的穩(wěn)定性極限區(qū)域基礎(chǔ)上，充分考慮工程應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的工件裝夾、切削共 振、模態(tài)耦合等不易在理論上考慮的因素，以加權(quán)隸屬度和曲線光滑度為優(yōu)化約束條件，給 出高速切削薄壁件的工程化應(yīng)用曲線和具體的函數(shù)表達(dá)方程，進(jìn)而快速指導(dǎo)高效無顫振銑削 參數(shù)的選取，縮短產(chǎn)品試制周期，提高高速銑削系統(tǒng)的整體加工效率。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

基于二維顫振穩(wěn)定極限圖確定工程用穩(wěn)定加工工藝參數(shù)圖的方法，該方法基于銑削加工 系統(tǒng)中二維顫振穩(wěn)定力學(xué)表達(dá)方程式及極限圖，在加工設(shè)備主軸轉(zhuǎn)速為5000-15000rpm的應(yīng) 用區(qū)間內(nèi)，對(duì)不同范圍的主軸轉(zhuǎn)速的切削深度依據(jù)隸屬度值對(duì)極限圖進(jìn)行修正及曲線光滑處 理獲得工程用穩(wěn)定加工力學(xué)表達(dá)方程式及工藝參數(shù)圖，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟1.基于同類被加工易發(fā)生顫振的工件及夾具組成的工藝系統(tǒng)和刀具主軸組成的加工 系統(tǒng)，依據(jù)切削實(shí)驗(yàn)獲得的工藝系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)、加工系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)、加工點(diǎn)振型、切削 力系數(shù)和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)角頻率建立銑削加工系統(tǒng)中二維顫振穩(wěn)定的力學(xué)表達(dá)方程式及切削深度和 主軸轉(zhuǎn)速為縱橫坐標(biāo)的二維顫振穩(wěn)定極限圖；

步驟2.對(duì)步驟⑴二維顫振穩(wěn)定極限圖中主軸轉(zhuǎn)速為5000-15000rpm的應(yīng)用區(qū)間內(nèi)穩(wěn)定加工 工藝參數(shù)曲線中，主軸轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的切削深度按隸屬度數(shù)值的倍數(shù)進(jìn)行消除工藝系統(tǒng)第一及第 二階模態(tài)頻率顫振和加工系統(tǒng)第一及第二階模態(tài)顫振耦合的切削深度數(shù)值修正處理，具體切 削深度數(shù)值修正處理步驟如下；

①.選取步驟⑴二維顫振穩(wěn)定極限圖中穩(wěn)定加工工藝參數(shù)曲線第一階最大切削深度b₁對(duì)應(yīng) 的主軸轉(zhuǎn)速Ω₁，以橫坐標(biāo)主軸轉(zhuǎn)速Ω₁為起點(diǎn)，進(jìn)行等數(shù)額增加主軸轉(zhuǎn)速的一組切削試驗(yàn)， 測(cè)得的主軸轉(zhuǎn)速Ω₁時(shí)無振動(dòng)實(shí)際切削深度數(shù)值b₁^、，按下列公式確定主軸轉(zhuǎn)速Ω₁的隸屬度數(shù) 值；

b₁^、/b₁＝A₁公式中A₁為主軸轉(zhuǎn)速Ω₁的隸屬度數(shù)值

當(dāng)切削試驗(yàn)點(diǎn)的隸屬度數(shù)值滿足以下公式時(shí)，將主軸轉(zhuǎn)速Ω₂定義為切削深度數(shù)值修正界 點(diǎn)；

A₂－A₁≧0.2公式中A₂為主軸轉(zhuǎn)速Ω₂的隸屬度數(shù)值

主軸轉(zhuǎn)速Ω₁原點(diǎn)，Ω₁-Ω₂為距離在橫坐標(biāo)反方向設(shè)置對(duì)稱界點(diǎn)Ω₃，取Ω₁-Ω₂之間切削 試驗(yàn)點(diǎn)獲得隸屬度數(shù)平均值為Ω₂-Ω₃區(qū)間的穩(wěn)定加工工藝參數(shù)曲線隸屬度數(shù)值進(jìn)行切削深度 數(shù)值修正；