[發明專利]一種高效銑削弱剛度零件的加工控制方法

有效

• 申請號: 201811288534.3
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109376440B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 劉安民;周唯;陳雪林
• 申請（專利權）人: 湖南工學院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 伍傳松

1.一種高效銑削弱剛度零件的加工控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、根據切削加工系統動力學方程，計算獲得刀具的模態傳遞函數H₁(ω，n)；

S2、依據切削加工路徑，在工件上間隔均勻依次地布置一系列點，依次標記為：1，2，3，…，i，通過模態試驗，依次獲得工件各節點的模態傳遞函數H_3i(ω₁)；

S3、通過刀具的模態傳遞函數和工件各節點的模態傳遞函數，建立工件不同節點的切削加工傳遞函數Φ_1i，將Φ_1i經過拉普拉斯變換獲得拉普拉斯形式的傳遞函數Φ_1i(s)；

S4、依據Φ_li(s)并通過頻域求解穩定區域的方法，獲得工件不同節點下的切削加工中的穩定區域；

S5、根據穩定區域的切削參數，對工件進行高效穩定加工；

所述步驟S1中，H₁(ω，n)通過如下方式獲得：首先建立切削加工系統的有限元模型，根據切削加工系統動力學方程，在不同轉速及超聲振動頻率的邊界條件下，獲得其模態傳遞函數H₁(ω₁)，通過試驗測試未旋轉和超聲振動條件下的刀尖的模態傳遞函數H₂(ω₁)；

隨后以殘差ε最小對H₁(ω₁)和H₂(ω₁)進行擬合，獲得在不同轉速及超聲振動頻率條件下剛度矩陣K(ω，n)和阻尼矩陣C(ω，n)，并將其依據最小二乘法進行擬合，獲得剛度矩陣與阻尼矩陣隨轉速及超聲振動頻率下的變化函數及模態傳遞函數H₁(ω，n)；

其中w₂、w₃分別為切削加工系統中刀具切削激勵頻率的最小值和最大值。

2.根據權利要求1所述的高效銑削弱剛度零件的加工控制方法，其特征在于：所述步驟S2中相鄰點點距為10mm。

3.根據權利要求1所述的高效銑削弱剛度零件的加工控制方法，其特征在于：所述S1中切削加工系統動力學方程為，

其中M(w，n)為切削加工系統的質量矩陣；

K(w，n)為切削加工系統的剛度矩陣；

n為轉速，w為超聲振動頻率，D為等效粘性阻尼矩陣；

q為節點位移，和分別為節點速度和節點加速度；

F(t)為節點力向量；

G與N分別為旋轉影響系數和超聲振動影響系數。

4.根據權利要求1所述的高效銑削弱剛度零件的加工控制方法，其特征在于：所述步驟S3中，所述Φ_1i經過拉普拉斯變換后得到如下公式：

h(s)是動態切削深度h(t)經過拉普拉斯變換獲得；

h₀為切削中理想的切削深度；

T為切削的周期，α_p切削寬度，k₂為超聲振動輔助條件下的切削力系數。

5.根據權利要求4所述的高效銑削弱剛度零件的加工控制方法，其特征在于：所述h(t)關系式如下：

h(t)＝h₀-[(h₂(t)-h₁(t))-(h₂(t-T)-h₁(t-T))]；

其中h₂(t-T)表示刀具前一個刀齒加工的切削深度，h₂(t)表示刀具當前一個刀齒加工的切削深度，h₁(t)表示由于工件振動造成的工件偏移所產生切削深度，h₁(t-T)表示由于前一個周期內工件振動造成工件偏移所產生的切削深度。