[发明专利]一种移动铣削机器人大系统动力学振动预测及抑制方法

权利要求书

1.一种移动铣削机器人大系统动力学振动预测及抑制方法，其特征在于，包括以下步骤:

S1：建立移动铣削机器人大系统，即建立AGV-机器人-刀具-工件刚柔耦合多体系统的动力学模型，求解系统的固有振动特性；

S2：基于微元理论，通过构建未切削部分的切削厚度方程，建立线性切削力模型，求解机器人加工时铣刀的动态铣削力；

S3：建立移动铣削机器人大系统体动力学方程，利用增广特征矢量的正交性，实现移动铣削机器人大系统体动力学方程的解耦；然后通过步骤S1求解的固有振动特性以及步骤S2求解的铣刀的动态铣削力，利用龙格库塔法，结合模态叠加原理，求解机器人铣削刀尖点的振动响应。

2.根据权利要求1所述的一种移动铣削机器人大系统动力学振动预测及抑制方法，其特征在于，步骤S1的具体内容为：

S1.1：根据AGV、机器人、刀具、工件各大部件以及相互之间连接关系的自然属性，分解为若干个体元件与铰元件，对应各大部件实际位置与连接关系建立AGV-机器人-刀具-工件刚柔耦合多体系统的动力学模型及其拓扑图，

S1.2：根据刚柔耦合多体系统的动力学模型及其对应的拓扑图建立系统积木式数值模型，自动推导系统的特征方程，求解系统的固有振动特性。

3.根据权利要求1所述的一种移动铣削机器人大系统动力学振动预测及抑制方法，其特征在于，步骤S2的具体内容为：

S2.1：基于微元理论，建立刀具坐标系，包括刀尖中心o、刀具的x轴、刀具的y轴、刀具的z轴；

S2.2：将刀刃沿z轴方向取微分段dz，用Ω表示切削刃在xoy平面上的投影，即对应微元位置角；当轴向高度为z'时，用δ表示切削刃对应角度比刃尖置后一个固定的角度，则：

式中，n_c为主轴转速，t是时间，β为刀具螺旋角，r为刀具半径；

S2.3：计算轴线高度z'的微元与刀尖的角度θ为：

θ＝Ω+(i-1)φ-δ,i＝1,2,…,N

式中，N为刀具齿数，φ＝2π/N为齿间角；

S2.4：则对于厚度为dz的轴向微元，未切削部分的切屑厚度方程为:

H(θ)＝fsin(θ)

式中，f＝v_f/(n_cN)表示每齿的进给量，v_f表示进给速度；

S2.5：由于dz为微元，在t时刻凹槽与工件在dz高度的接触面积可以近似为H(θ)dz，则作用于铣削厚度为H(θ)的铣刀微元上的切向铣削力、径向铣削力及轴向铣削力可表示为:

将铣削力转换到刀具坐标系下:

则某一时刻，整把铣刀瞬时铣削力可表示为:

式中，h₁和h₂为积分上下限，表示沿z_t轴方向切削刃与工件接触部分上下两端的高度。