[发明专利]基于标识符软件线程执行顺序排列的机床工艺交互算法

说明书

基于标识符软件线程执行顺序排列的机床工艺交互算法，由单个刀片或切削刃切削力预测算法与铣削振动预测模块以及切削力、振动模块通讯方法三部分组成。单个刀片或切削刃切削力预测算法通过导入不同参数组下单个刀片或切削刃的仿真切削力数据，利用rbf神经网络等统计学方法，建立径向背吃刀量、轴向切深与瞬时切削力之间的模型。振动模块参照实验频响函数结果，建立调节主轴有限元模型，达到仿真效果与实验结果相近的效果。利用VC搭建两个不同模块的接口，利用在振动预测结果中提供输出标识符的方法，来标识振动分析结束，以此来规划两个不同软件模块不同线程的执行顺序，使得两个模块之间可以按激励、响应、反馈的先后顺序进行信息交互。

技术领域

本发明涉及超精密加工技术，尤其是涉及用于研究铣削过程中机床铣削力和主轴振动，可对铣削过程中表面粗糙度和尺寸精度进行预测的基于标识符软件线程执行顺序排列的机床工艺交互算法。

背景技术

基于标识符软件线程顺序排列的机床工艺交互算法是一种高精度预测工艺参数表面粗糙度、工件加工尺寸精度并可以以最优效率与最优加工质量为目标进行工艺参数规划的方法。目前该方法在国内正在研究发展阶段。与其他类似的方法相比，该方法在切削力模型方面不再运用切削力系数识别的方法，改为运用统计学模型或曲面插值模型进行建模。切削力模型的建立不再依靠实验数据，而是依靠仿真数据。而在模型通讯接口方面，不再依靠windows系统中在任务管理器中的软件关闭的信号，而是在生成振动结果中加入通讯标识符，以此来调整规划软件中切削力模型生成激励信号、主轴有限元模型接收激励信号生成响应信号、以及根据响应信号生成反馈信号的顺序，达到了进程、线程同步的目的，提高了软件的移植性能。

目前的常用切削力计算方法(葛茂杰,单国峰,于健,等.钛合金薄壁件相关铣削力模型的试验研究[J].工具技术,2015,49(10):44-47.Yao Q,Wu B,Luo M,et al.On-linecutting force coefficients identification for bull-end milling process withvibration[J].Measurement,2018,125.)是利用切削力实验计算不同参数组下的切削力平均值，利用线性回归方法计算切削力系数，再进行切削力拟合。这种方法引入了实验中设备振动、刀具磨损、主轴变形等各方面因素对切削力模型的影响。而我们提出的算法切削力模型不再依靠实验数据，而是依靠仿真数据，消除了外界环境的影响，提高了切削力预测精度。粗糙度预测方法(王素玉,艾兴,赵军,等.高速铣削表面粗糙度建模与预报[J].制造技术与机床,2006(8):65-68.)多是利用经验公式，该种方法不能从算法根本体现出工件表面粗糙度形成的根本原因，依靠实验数据，同样模型精度也会受实验环境的影响。而工艺交互算法，从切削力激励主轴振动来预测表面粗糙度，从根本上解释了表面粗糙度形成原因，不依靠实验数据进行预测，模型精度较高，适用于不同的机床。

发明内容

本发明的目的在于提供用于研究铣削过程中机床铣削力和主轴振动，可对铣削过程中表面粗糙度和尺寸精度进行预测的基于标识符软件线程执行顺序排列的机床工艺交互算法。

本发明包括以下步骤：

1)建立对刀片切削工件几何模型；

在步骤1)中，所述建立对刀片切削工件几何模型的具体方法可为：为了保证切削过程中切削网格的细密程度，并减少计算量，只选取刀片或切削刃与工件接触的小区域进行建模，建立不同切深、不同径向背吃刀量下的几何模型，并进行仿真，得到多组不同切深和不同径向背吃刀量下的瞬态切削力。

2)通过样条插值方法建立刀片切削力模型；

在步骤2)中，所述通过样条插值方法建立刀片切削力模型的具体方法可为：设G_ij点为切削力仿真的数据，u、v分别为切深和径向背吃刀量，利用样条插值曲面方法对切削力模型进行建立，其中每个曲面面片公式如下所示：