[發明專利]基于薄壁件的銑削顫振穩定性預測的并行時域方法

在審

• 申請號: 201710150868.3
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106940746A
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 敦藝超;朱立達;王書豪;王潤瓊;倪陳兵;于嘉鵬;溫泉;楊建宇;李虎;溫雪龍;黎柏春
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司21212
• 代理人: 趙淑梅,李洪福

1.一種基于薄壁件的銑削顫振穩定性預測的并行時域方法，其特征在于具有如下步驟：

S1、把加工過程劃分成幾個階段，通過模態實驗獲取在各個階段的開始時刻的刀具的模態參數與薄壁件的模態參數；

S2、建立薄壁件銑削過程在時域上的運動微分方程并將其在一個刀齒周期內離散化；

S3、通過各個階段的開始時刻的刀具的模態參數與薄壁件的模態參數，建立薄壁件銑削過程在時域上的運動微分方程在一個刀齒周期內離散化的數學模型；

S4、根據并行計算理論，求解薄壁件銑削過程在時域上的運動微分方程在一個刀齒周期內離散化的數學模型，得出不同銑刀主軸轉速下的薄壁件銑削的顫振穩定性臨界軸向切深；

S5、根據一個加工階段的主軸轉速與顫振穩定性臨界軸向切深繪制顫振穩定性葉瓣圖，根據所有加工階段的顫振穩定性葉瓣圖繪制三維顫振穩定性葉瓣圖。

2.根據權利要求1所述的一種基于薄壁件的銑削顫振穩定性預測的并行時域方法，其特征在于：所述步驟S1包括以下步驟：

S11、把加工過程劃分成幾個階段；

S12、對各個階段的不同薄壁件形狀進行模態實驗；

S13、根據模態實驗數據計算各個階段的開始時刻的刀具的模態參數與薄壁件的模態參數。

3.根據權利要求1所述的一種基于薄壁件的銑削顫振穩定性預測的并行時域方法，其特征在于：所述步驟S2包括以下步驟：

S21、建立薄壁件銑削過程在時域上的運動微分方程；

S22、將薄壁件銑削過程在時域上的運動微分方程在一個刀齒周期內離散化。

4.根據權利要求1所述的一種基于薄壁件的銑削顫振穩定性預測的并行時域方法，其特征在于：所述并行計算理論為把掃描主軸轉速的過程分片，每一個分片線程并行獨立計算，得到轉速——顫振穩定性臨界軸向切深切深數據元組，最后同步線程，將每一片的轉速——臨界軸向切深切深數據元組組合起來，形成全部的轉速——顫振穩定性臨界軸向切深切深數據元組。

5.根據權利要求4所述的一種基于薄壁件的銑削顫振穩定性預測的并行時域方法，其特征在于：所述每一個分片線程的計算步驟如下：

S41、初始化主軸轉速，令主軸轉速n等于初始轉速值n_begin；

S42、判斷總體終止條件，如果主軸轉速n等于終止轉速值n_end，計算結束，否則，執行步驟S43；

S43、初始化掃描軸向切深，令掃描軸向切深a_i等于初始掃描切深值a_begin；

S44、判斷軸向切深掃描終止條件，如果掃描軸向切深a_i等于終止掃描切深值a_end，執行步驟S45，否則，執行步驟S46；

S45、增加主軸轉速，把主軸轉速n加上一個轉速步長Δn，然后，執行步驟S42；

S46、針對當前的掃描軸向切深a_i，計算傳遞矩陣；

S47、計算傳遞矩陣的所有特征值λ₁，λ₂，λ₃，…，選擇其中模最大λ_i的模的值為上界值λ_m；

S48、如果λ_m等于1，執行步驟S49，否則，執行步驟S410；

S49、把步驟S46中當前的掃描軸向切深a_i記錄為主軸轉速n下的顫振穩定性臨界軸向切深，執行步驟S410；

S410、增加掃描軸向切深，把掃描軸向切深a_i加上一個切深步長Δa_i，然后，執行步驟S44。