[发明专利]一种基于多频变转速的铣削颤振抑制方法

权利要求书

1.一种基于多频变转速的铣削颤振抑制方法，所述方法包括以下步骤：

第一步骤(S1)中，建立坐标系，以铣刀顶部中心为原点，以进给方向为OX轴，OY轴垂直于进给方向，对铣刀进行锤击模态测试以获得X和Y方向的模态质量m_x，m_y、模态刚度k_x，k_y、模态阻尼c_x，c_y；

第二步骤(S2)中，对预定工件进行铣削力系数测试以得到铣削力系数，其中，铣刀直线铣削以测试不同进给速度下的铣削力，对铣削力和进给速度拟合得到切向切削力系数和径向切削力系数K_t和K_n；

第三步骤(S3)中，建立多频变转速铣削动力学方程：

其中，F_x(t)和F_y(t)分别表示X和Y方向的铣削力，其中，

，

其中，j表示第j个刀齿，N表示铣刀齿数，z₁(t)和z₂(t)表示切入切除点，为第j个刀齿在高度z的角位置，d为铣刀直径，β为铣刀螺旋角，Ω(s)为时变的主轴转速，x(t)和y(t)为铣刀当前时刻t的X和Y方向的振动位移，x(t-τ(t))和y(t-τ(t))为t-τ(t)时刻的X和Y方向的振动位移，g(φ_j(t，Z))为分段函数，其中，φ_st为铣刀刀齿切入角度，φ_ex为铣刀刀齿切出角度；h(t，Z)可以表示为其中τ(t)是时变的时延；

第四步骤(S4)中，傅里叶级数展开主轴转速的多频变转速变化函数，

其中，Ω₀是名义转速，RVA_i是各阶谐波转速幅值与名义转速的比值，是各阶转速的相位，RVF_i＝i·RVF是各阶转速频率，RVF是转速变化基频；

第五步骤(S5)中：选取目标函数优化多频变转速变化函数以获得最优的铣削稳定性叶瓣图，其中，所述目标函数是平均稳定性极限或预定转速下稳定性极限的加和，最终目标函数的选取取决于优化目标，通过遗传算法、蚁群算法或粒子群算法优化多频变转速变化函数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，第一步骤(S1)中，在铣刀刀尖处的X和Y方向分别安装加速度传感器，在刀尖的自由端用力锤分别在X和Y方向进行敲击，通过对铣刀进行锤击测得的信号通过数据采集器进行采集和分析以得到X和Y方向的模态质量m_x，m_y、模态刚度k_x，k_y、模态阻尼c_x，c_y。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，第二步骤(S2)中，所述铣刀在压电式测力平台上进行直线铣削测得不同进给速度下的铣削力，对铣削力和进给速度拟合得到切向切削力系数和径向切削力系数K_t和K_n。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，第五步骤(S5)中，采用数值法、频域法或时域有限元求解多频变转速变化函数以获得铣削稳定性叶瓣图。