[發明專利]一種基于零件-工裝系統模態測試的切削顫振抑制方法

在審

• 申請號: 201811102362.6
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN109465668A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 侯勁松;張彥琳
• 申請（專利權）人: 北京新立機械有限責任公司
• 主分類號: B23Q11/00
• 分類號: B23Q11/00
• 代理公司: 北京市京大律師事務所 11321
• 代理人: 李光松

本發明公開了一種基于“零件?工裝”系統模態測試的切削顫振抑制方法，包括以下步驟：a.選取零件上至少一點作為拾振點，選擇零件上至少一點作為激勵點；b.將零件在機床上進行裝夾找正，建立零件?工裝系統；c.通過力錘在所述激勵點處進行激勵，獲取所述激勵點的輸入信號，獲取所述拾振點處的輸出信號；d.分析所述輸入信號和所述輸出信號，獲取第一階、第二階及第三階模態的模態參數；e.擬合所述第一階、第二階及第三階模態振型，選取最大幅值處,在所述最大幅值處設置抑振裝置；f.重復步驟a?c，將抑振前的零件的頻響函數與抑振后零件的頻響函數進行比對。

技術領域

本發明涉及薄壁零件的切削顫振抑制方法領域，具體為一種基于“零件-工裝”系統模態測試的切削顫振抑制方法。

背景技術

機械制造過程中的切削顫振已經成為影響產品質量的一個重要因素；它會使工件表面產生振痕，惡化工件的表面質量，影響機械零件的使用性能，嚴重時還會產生廢品以及加劇切削刀具的磨損，機床切削加工系統的各個組成環節都將承受較大交變載荷的作用，機床的連接特性因此而受到破壞等。為了避免或減小切削顫振，有時不得不降低切削用量，致使機床和刀具的工作性能得不到充分發揮，限制了機床切削效率的提高。

模態試驗又稱試驗模態分析，是為了確定線形振動系統的模態參數所進行的振動試驗。模態參數是在頻率域中對振動系統固有頻率的一種描述，一般是指系統的固有頻率、阻尼比、振型和模態質量。常見的模態參數辨識方法為頻域法和時域法。模態試驗可分為單點激勵法和多點激勵法。模態試驗理論成熟，測試系統已實現模塊化，數據采集及后處理擬合集成度高，已廣泛應用于設計階段，利用零件的固有頻率避免使用過程中的共振，在生產加工過程中應用較少。

目前的顫振抑制的方法采取經驗性的小切深/進給的試湊式加工或依據經驗提高零件加工過程中的局部剛度，抑制存在盲目性。不僅加工效率低下，對于一些難加工零件存在基于加工精度的一次合格率難以保證，同時精度的穩定性保持處于不明狀態，放置一段時間后因精度失穩進行返工甚至報廢時有發生。

發明內容

不同的零件模態參數不同，零件在加工過程中不同的裝卡方式模態參數也不同。本發明的目的是利用“零件-工裝”系統的模態測試得到“零件-工裝”系統的模態參數，基于其模態參數有針對性地采取顫振抑制技術，以解決傳統顫振抑制方法的盲目，效率低下的問題，可以實現工件整個切削加工過程中振動的有效控制。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種基于“零件-工裝”系統模態測試的切削顫振抑制方法，包括以下步驟：

a.選取零件上至少一點作為拾振點，選擇零件上至少一點作為激勵點；

b.將零件在機床上進行裝夾找正，建立零件-工裝系統；

c.通過力錘在所述激勵點處進行激勵，獲取所述激勵點的輸入信號，獲取所述拾振點處的輸出信號；

d.分析所述輸入信號和所述輸出信號，獲取第一階、第二階及第三階模態的模態參數；

e.擬合所述第一階、第二階及第三階模態振型，選取最大幅值處,在所述最大幅值處設置抑振裝置；

f.重復步驟a-c，將抑振前的零件的頻響函數與抑振后零件的頻響函數進行比對。

進一步地，在所述步驟a中，通過有限元仿真分析或對實際切削的振動及變形測量，識別弱剛度處或振動變形較大處，并將其作為拾振點。

進一步地，在所述步驟c中，通過力錘在切削入刀處進行激勵，激勵方向與刀具方向一致。

進一步地，在所述步驟c中，通過在所述拾振點處設置加速度傳感器，獲取加速度傳感器信號作為輸出信號。

進一步地，所述抑振裝置可為動力吸振器。