[发明专利]一种基于多频变转速的铣削颤振抑制方法

摘要

本发明公开了一种基于多频变转速的铣削颤振抑制方法，所述方法对铣刀进行锤击模态实验，得到其模态质量，模态刚度以及模态阻尼等模态参数；通过对预定的工件材料进行铣削力系数辨识实验，得到铣削力系数；建立多频变转速铣削动力学方程；对刚度时变铣削动力学方程稳定性分析，得到多频变转速下的铣削稳定性叶瓣图；将转速变化函数利用傅里叶级数展开，利用智能算法优化转速变化函数，得到最优的铣削稳定性叶瓣图。采用本方法可有效抑制铣削颤振，提升铣削稳定性叶瓣图，提高加工质量和加工效率。

主权项

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mx，my、模态刚度kx，ky、模态阻尼cx，cy；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Kt和Kn；第三步骤(S3)中，建立多频变转速铣削动力学方程：其中，Fx(t)和Fy(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(t)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‑T)和y(t‑T)为t‑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：选取目标函数优化转速变化函数以获得最优的铣削稳定性叶瓣图。