[发明专利]薄底板铣削颤振预测方法

说明书

本发明涉及一种薄底板铣削颤振预测方法，适用薄底板构件铣削加工过程稳定域的预测。通过建立考虑刀具变形的薄底板铣削加工过程的动态切削力模型进行薄底板铣削过程稳定性分析，得到薄底板铣削过程稳定性叶瓣图，为薄底板稳定铣削提高参数选择范围，实现了薄底板铣削整个加工过程颤振稳定性预测的功能。本方法能够提高预测精度。

技术领域

本发明涉及一种薄底板构件铣削加工过程颤振预测，具体涉及一种通过建立考虑刀具静态变形对薄底板铣削过程动态切屑厚度影响的动态切削力模型进行稳定性预测，主要适用薄底板构件铣削加工过程稳定域的预测。

背景技术

文献1“Y.Q.Yang,Q.Liu,B.Zhang,Three-dimensional chatter stabilityprediction of milling based on the linear and exponential cutting forcemodel,International Journal of Advanced Manufacturing Technology 72(2014)1175–1185.”公开了一种预测薄底板铣削稳定性的方法。该方法综合考虑刀具和工件的柔性，将铣削加工过程中的动态切削力线性表示，求解薄底板铣削加工的状态方程预测铣削加工的稳定域。

文献2“J.X.Fei,B.Lin,S.Yan,X.F.Zhang,J.Lan,S.G.Dai,Chatter predictionfor milling of flexible pocket-structure,International Journal of AdvancedManufacturing Technology 89(2017)2721–2730.”公开了一种腔体类构件的底板铣削的稳定性预测方法。该方法考虑了刀具水平方向和工件轴向的动力学参数，然后进行颤振稳定性预测。

以上文献都进行了铣削过程中颤振的预测；但是在实际应用过程中，文献1和文献2所公开的方法都没有考虑刀具静态变形对薄底板铣削加工过程中动态切削力的影响，使得预测的稳定域精度有所降低，不利于加工过程稳定性参数的选择。

发明内容

要解决的技术问题

针对腔体类弱刚性构件薄底板铣削过程中颤振预测问题；本发明建立了一种考虑刀具静态变形对薄底板动态切屑影响的动力学模型；该模型研究了刀具静态变形对薄底板铣削过程动态切屑厚度在XYZ方向分布的影响规律；最后利用铣削稳定性预测求解方法获得薄底板铣削加工过程的稳定性叶瓣图。

技术方案

一种薄底板铣削颤振预测方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：铣削加工过程中工件的动力学状态方程为：

M_W,C_W,K_W表示初始工件的质量，阻尼，刚度矩阵；和Q_W(t)表示工件在物理坐标下的加速度，速度和位移向量；F_W(t)表示作用在工件上的动态切削力；

步骤2：在薄底板铣削过程中，t时刻作用在工件上的动态切削力：

K_tra表示与切削力系数矩阵；g(φ_j(t,a_p))表示切削状态函数，刀齿参与切削时其值为1，未参与切削时值为0；a_p表示轴向切削深度；h_j,d(t,a_p)表示第j个刀齿产生的动态切屑厚度；N表示刀具刀齿数；κ(a_p)表示刀具的轴向侵入角；

步骤3：将考虑刀具静态变形后第j个刀齿在t时刻的位移q(t,a_p)表示为如下：