[發明專利]一種基于穩定性仿真智能抑制加工顫振的方法

有效

• 申請號: 201711050896.4
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107807526B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 丁龍楊;熊振華;孫宇昕;吳建華
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05B19/404;G05B19/406
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

1.一種基于穩定性仿真智能抑制加工顫振的方法，用于薄壁柔性零部件加工領域的顫振抑制，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、計算在一定主軸轉速下不同的歸一化變主軸轉速幅值和頻率組合對應的最大穩定加工切深；

步驟2、確定在一定主軸轉速下一定切深時最優的歸一化變主軸轉速幅值和頻率組合并將其存入數據庫中；

步驟3、采用數據庫中的主軸轉速和切深加工時，數控系統自動選擇與之對應的最優歸一化變主軸轉速幅值和頻率組合，實施變主軸轉速抑制顫振；

步驟4、在線計算顫振指標量并求取其與預定閾值的差值，如果所述差值小于預定閾值則將所述差值作為智能控制器的輸入，輸出則為變主軸轉速對應的變主軸轉速幅值和頻率，在機床能力范圍內對變主軸轉速的參數進行反饋調整以更精準地抑制顫振，反之則停止加工。

2.如權利要求1所述的基于穩定性仿真智能抑制加工顫振的方法，其特征在于，步驟1中，所述一定主軸轉速下不同的歸一化變主軸轉速幅值和頻率組合對應的最大穩定加工切深，是通過半離散方法計算得到的。

3.如權利要求2所述的基于穩定性仿真智能抑制加工顫振的方法，其特征在于，使用所述半離散方法計算一定主軸轉速下不同的歸一化變主軸轉速幅值和頻率組合對應的最大穩定加工切深之前，測量系統的模態質量、阻尼系數、固有頻率、切削力系數的模型參數。

4.如權利要求1所述的基于穩定性仿真智能抑制加工顫振的方法，其特征在于，步驟2中，所述一定主軸轉速下一定切深時最優的歸一化變主軸轉速幅值和頻率組合，是根據機床功率額外增加盡可能少和早生切削力做的功盡可能小為優化目標的函數并利用尋優算法確定的。

5.如權利要求4所述的基于穩定性仿真智能抑制加工顫振的方法，其特征在于，所述尋優算法是遺傳算法。

6.如權利要求4或5所述的基于穩定性仿真智能抑制加工顫振的方法，其特征在于，所述機床功率和早生切削力做的功，計算方法如下：

P_m＝－9.68163+0.031305·RV+0.013024·F_v+2.95526·S·F_v－3.65057·e^-0.05·S·F_v－0.082676·RV·F_v，其中RV＝RVA·RVF，S是主軸轉速，F_v是切向力，

P_m是所述機床功率，RVA是一定主軸轉速下一定切深時最優的歸一化變主軸轉速幅值，RVF是一定主軸轉速下一定切深時最優的歸一化變主軸轉速頻率，△U_F是早生切削力做的功，f_s是變主軸轉速的頻率，K_f是切削力系數，a是切深，X是刀具振動的幅值，N_m是平均主軸轉速，Λ是變主軸轉速的歸一化幅值，ω_s是變主軸轉速的角頻率。

7.如權利要求1所述的基于穩定性仿真智能抑制加工顫振的方法，其特征在于，步驟3中，當加工開始時，即將與所述主軸轉速和所述切深對應的所述最優歸一化變主軸轉速幅值和頻率組合施加到主軸上。

8.如權利要求1所述的基于穩定性仿真智能抑制加工顫振的方法，其特征在于，步驟4中，所述顫振指標量是基于加工過程中采集的信號并對其進行在線實時處理后得到的在一定時間段內的平均值。

9.如權利要求8所述的基于穩定性仿真智能抑制加工顫振的方法，其特征在于，所述信號是聲音信號、加速度信號、力信號、電流信號中的一種。

10.如權利要求1所述的基于穩定性仿真智能抑制加工顫振的方法，其特征在于，步驟4中，所述智能控制器是PID控制器、模糊控制器中的一種。