[發(fā)明專利]薄壁件銑削顫振抑制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710171598.4
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN106965032B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 萬敏;黨學(xué)斌;張衛(wèi)紅;楊昀;馬穎超
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23Q11/00
• 分類號: B23Q11/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心61204
• 代理人: 王鮮凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于薄壁件制造領(lǐng)域，特別涉及一種薄壁件銑削顫振抑制方法。

背景技術(shù)

文獻(xiàn)1“Song Q,Liu Z,Wan Y,et al.Application of Sherman-Morrison-Woodbury formulas in instantaneous dynamic of peripheral milling for thin-walled component[J].International Journal of Mechanical Sciences,2015,96-97:79-90.”公開了一種利用Sherman-Morrison-Woodbury公式來考慮銑削過程中材料去除對薄壁件動力學(xué)參數(shù)影響的銑削穩(wěn)定性預(yù)測方法。該方法將銑削過程離散，通過Sherman-Morrison-Woodbury公式得到離散后的薄壁件在銑削過程中動力學(xué)參數(shù)隨著材料去除的變化規(guī)律進(jìn)而得到相應(yīng)的動力學(xué)參數(shù)，然后利用穩(wěn)定性求解方程得到每個離散過程中軸轉(zhuǎn)速和軸向切深的關(guān)系，最后得到銑削過程材料去除對穩(wěn)定性影響的預(yù)測三維圖。

文獻(xiàn)2“Yang Y,Zhang WH,Ma YC,et al.Chatter prediction for peripheral milling of thin-walled workpieces with curved surfaces[J].International Journal of Machine Tools and Manufacture,2016,109:36-48.”公開了一種同時考慮工件在不同刀具銑削位置和軸向高度動力學(xué)參數(shù)變化的銑削穩(wěn)定性預(yù)測方法。該方法先將刀具和工件沿軸向離散，得到各個離散的處的動力學(xué)方程。然后將銑削過程離散，得到每個銑削過程的動力學(xué)方程。通過動力學(xué)參數(shù)修改的方法得到每個動力學(xué)方程的參數(shù)，最后求解動力學(xué)方程得到考慮銑削位置和軸向高度動力學(xué)參數(shù)變化的銑削穩(wěn)定性預(yù)測方法。

以上文獻(xiàn)都考慮了銑削過程中材料去除對工件動力學(xué)參數(shù)的影響，預(yù)測了不同刀具位置處的穩(wěn)定域；但是對于銑削過程起始和終止位置處工件剛性差，銑削穩(wěn)定域低的問題都沒有有效解決，造成了銑削過程參數(shù)可選擇范圍小，加工效率無法提高。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有銑削穩(wěn)定性預(yù)測方法實用性差的不足，本發(fā)明提供一種薄壁件銑削顫振抑制方法。該方法通過附加質(zhì)量對薄壁零件動力學(xué)參數(shù)的局部修改，建立一種高效的加工工藝方法來提高銑削加工的穩(wěn)定域，為薄壁件高速銑削加工提供可靠的參數(shù)選擇范圍；最終利用優(yōu)化算法選取可以實現(xiàn)無顫振、高效率的加工參數(shù)，實現(xiàn)薄壁件的高速無顫振銑削加工。本發(fā)明通過對薄壁零件動力學(xué)參數(shù)的局部修改，建立一種高效的加工工藝方法來提高銑削加工的穩(wěn)定域，較好的解決了工件起始和終止位置兩端剛性差，穩(wěn)定域范圍小，嚴(yán)重制約銑削過程加工參數(shù)的選取的問題；為薄壁件高速銑削加工提供可靠的參數(shù)選擇范圍，實現(xiàn)了薄壁件的高速無顫振銑削加工。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：一種薄壁件銑削顫振抑制方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟：

步驟一、建立多點(diǎn)接觸的同時考慮刀具和工件變形的銑削動力學(xué)模型；銑削系統(tǒng)的運(yùn)動方程為：

其中，Γ_t(t)是表示刀具的模態(tài)位移的向量；Γ_wp(t)是表示工件的模態(tài)位移的向量；ζ_t表示刀具阻尼比的對角矩陣，ζ_wp表示工件阻尼比的對角矩陣；ω_t表示刀具固有頻率的對角陣；ω_wp表示工件固有頻率的對角陣；U_t表示質(zhì)量歸一化后刀具的模態(tài)振型，U_wp表示質(zhì)量歸一化后工件的模態(tài)振型；q表示將刀具與工件沿軸向微分所用的節(jié)點(diǎn)數(shù)；F(t)表示在每個接觸點(diǎn)處銑削力組成的矩陣；

步驟二、將選定的銑刀安裝到機(jī)床主軸后，采用多點(diǎn)敲擊試驗法和線性插值的方法測定刀具進(jìn)給方向和垂直于進(jìn)給方向的模態(tài)參數(shù)；ζ_m,t,x，ζ_m,t,y表示第m階的阻尼比；ω_m,t,x，ω_m,t,y表示第m階的系統(tǒng)固有頻率；U_m,t,x，U_m,t,y是q×1維的矩陣，表示系統(tǒng)質(zhì)量歸一化的第m階的模態(tài)振型；