[發(fā)明專利]考慮刀具振動下動態(tài)切屑厚度的實時切削力系數(shù)計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710981215.X
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107679335B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設計）人: 張定華;姚琦;羅明;吳寶海
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種考慮刀具振動下動態(tài)切屑厚度的實時切削力系數(shù)計算方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、刀具幾何參數(shù)由提供刀具的廠商同時提供或通過刀具測量獲得；系統(tǒng)動力學模型的建立過程中，將刀具端部看作一個二自由度彈簧振子模型，利用錘擊實驗測量安裝在主軸夾頭上的刀具的底端模態(tài)剛度、阻尼和模態(tài)質量參數(shù)，從而確定系統(tǒng)動力學方程：

其中，m_x、m_y分別為x和y方向的模態(tài)質量，c_x、c_y分別為x和y方向的模態(tài)阻尼，k_x、k_y分別為x和y方向的模態(tài)剛度；

步驟二、使用滿足要求的恒定切削參數(shù)側銑工件，并通過切削測力儀測量實時的切削力，這一組切削力是在固定坐標系下的力F_xt(t_k)、F_yt(t_k)、F_zt(t_k)；

步驟三、確定每一個采樣點t_k刀具的轉動角度，將力F_xt(t_k)、F_yt(t_k)、F_zt(t_k)轉換為刀具坐標系內的力F_tc(t_k)、徑向力F_rc(t_k)、切向力F_ac(t_k)：

其中，

步驟四、利用系統(tǒng)動力學方程(1)和系統(tǒng)實時獲得的切削力F_xt(t_k)、F_yt(t_k)，利用經典四級四階Runge-Kutta方法求解刀具實時振動位移，之后利用刀具實時振動位移計算動態(tài)切屑厚度：

其中，T為刀具連續(xù)兩個刀齒切入的時間差；此時刀具刀刃上真實的切屑厚度為：

h(t_k)＝h_sta(t_k)+h_dyn(t_k) (4)

步驟五、結合每一點的切削力數(shù)據(jù)和動態(tài)切屑厚度構建正則方程：動態(tài)切屑厚度下切削力系數(shù)計算切削力的公式與每一個采樣點力的值相對應，構建正則方程：

其中，a_p為刀具軸向切深；

求解正則方程，最終獲得切削力系數(shù)。