[发明专利]一种多轴加工系统的相对动刚度获取方法及其应用

摘要

本发明公开了一种多轴加工系统相对动刚度的获取方法，包括如下步骤：(1)根据多轴加工系统的工作范围建立其刀尖点可达姿态的工作空间，并将该工作空间离散化，即对每个轴的行程，均用一系列离散点表示；(2)对于任一离散点，建立其对应的多轴加工系统的动力学模型；(3)计算该离散点对应的相对动刚度矩阵KD。本发明还公开了上述获取方法在加工系统性能评价中的应用。本发明综合考虑了机床本身结构、刀具和工件的动刚度特性及其相互耦合关系，能够准确表征多轴加工系统在工作空间中的相对动刚度分布规律。

主权项

一种多轴加工系统相对动刚度的获取方法，包括如下步骤：(1)建立工作空间并将其离散化根据多轴加工系统的工作范围建立其刀尖点可达姿态的工作空间，并将该工作空间离散化，即对每个轴的行程，均用一系列离散点表示；(2)对于任一离散点，建立其对应的多轴加工系统的动力学模型；(3)计算该离散点对应的相对动刚度矩阵KD，具体为：(3.1)根据所述动力学模型，在刀具刀尖点和工件上任意点，沿机床坐标系任一方向r分别施加大小相等、方向相反的广义激振力Fr，其中r为拾振方向，1≤r≤6；(3.2)然后分别在拾振点测得广义位移X1，i、X2，i，其中所述拾振点与激振点为同一点，i为拾振方向，1≤i≤6；(3.3)根据所述广义位移X1，i、X2，i，获得刀具到工件的从r方向激振、从i方向拾振的相对传递函数Hir(jω)： H ir ( jω ) = X 1 , i ( jω ) - X 2 , i ( jω ) F r ( jω ) (3.4)根据所述相对传递函数Hir(jω)求得多轴加工系统的相对动柔度矩阵SD；(3.5)根据相对动柔度矩阵与相对动刚度矩阵的互逆关系，获得该离散点对应的相对动刚度矩阵为：KD＝(SD)‑1遍历整个工作空间，即可获得多轴加工系统的相对动刚度。