[發明專利]一種考慮本體結構振動的機器人銑削加工穩定性預測方法

在審

• 申請號: 202210520266.3
• 申請日: 2022-05-12
• 公開（公告）號: CN114952831A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 唐小衛;彭芳瑜;辛世豪;閆蓉;楊慰;吳嘉偉
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J11/00;B23C3/00;G06F17/10
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜

1.一種考慮本體結構振動的機器人銑削加工穩定性預測方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、根據動態切削力模型，結合機器人動力學方程，得到多倍時滯切削狀態的離散圖；

所述動態切削力模型具體如下：

其中，F_x、F_y分別為x和y方向的動態切削力，x(t),y(t)分別為t時刻在x和y方向的動態位移，x方向為法向，y方向為進給向；C_pd,ij(t)為過程阻尼系數，A_ij為動態切削力系數，B_ij為動態過程阻尼系數，τ為時滯系數，i表示第i個切削微元，j表示第j個刀齒，T_tp為齒通周期時間，M為總切削微元數，N為總刀齒數，dz為軸向微元高度；為當前徑向接觸角，為當前切削狀態的單位階躍函數；

S2、根據多倍時滯切削狀態的離散圖計算機器人結構低頻振動周期內所有齒通周期的過渡矩陣，并根據機器人銑削加工參數計算過渡矩陣特征值的模；若特征值的模均小于1，則系統穩定，否則系統不穩定。

2.如權利要求1所述的考慮本體結構振動的機器人銑削加工穩定性預測方法，其特征在于，當前切削狀態的單位階躍函數其中，為第一單位階躍函數，用于表示當前切削刃微元是否參加切削；為第二單位階躍函數，用于表示徑向刀具工件是否分離。

3.如權利要求2所述的考慮本體結構振動的機器人銑削加工穩定性預測方法，其特征在于，第一單位階躍函數具體如下：

其中，為當前徑向接觸角，為切入角，為切出角。

4.如權利要求2所述的考慮本體結構振動的機器人銑削加工穩定性預測方法，其特征在于，第二單位階躍函數具體如下：

其中，h_rv,ij為機器人結構低頻振動導致的切厚變化，h_ij(t)為當前切削厚度。

5.如權利要求4所述的考慮本體結構振動的機器人銑削加工穩定性預測方法，其特征在于，當前切削厚度計算方式如下：

其中，f_t為每齒進給量，t為當前時刻，T_tp為齒通周期時間，T_rv為單個低頻振動周期時間，符號“\”表示取余運算。

6.如權利要求1所述的考慮本體結構振動的機器人銑削加工穩定性預測方法，其特征在于，時滯系數τ的確定方式如下：

其中，h_dy,ij為切削厚度變化量，t為當前時刻，T_tp為齒通周期時間，n為需分析的齒通周期個數，T_rv為單個低頻振動周期時間，符號表示向上取整運算。

7.如權利要求1所述的考慮本體結構振動的機器人銑削加工穩定性預測方法，其特征在于，過程阻尼系數C_pd,ij(t)根據時變過程阻尼確定；

時變過程阻尼計算式如下：

其中，分別為徑向、切向的時變過程阻尼，S_rd,ij(t)為時變總壓痕面積，K_d是與材料相關的壓痕系數，α為代表實際縮進量的比例因子，μ代表切向與徑向切削力系數比。