[发明专利]铣削刀柄与主轴组件的多点频响函数的预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多点频响函数的预测方法，特别是涉及一种铣削刀柄与主轴组件的多点频响函数的预测方法。

背景技术

准确预测铣削过程稳定性是提高铣削加工过程加工效率和加工质量，减小刀具磨损和刀具破损的重要途径之一。研究表明，刀具刀尖点的频响函数对铣削稳定性有很大的影响，因此研究人员在刀具刀尖点的频响函数的预测方面开展了大量研究工作。而刀柄与主轴组件的频响函数的获取是刀具刀尖点的频响函数预测的关键技术之一，刀柄与主轴组件的多点频响函数获取的便捷性直接影响到刀具刀尖点的频响函数预测的便捷性。

文献1“K.Ahmadi,H.Ahmadian,Modelling machine tool dynamics using a distributed parameter tool-holder joint interface,International Journal Machine Tools and Manufacture,47(2007)1916-1928.”公开了一种刀柄与主轴组件的多点频响函数获取的方法——力锤冲击实验。将加速度传感器粘结在待测刀柄的拾振点处，在不同的激振点通过力锤冲击刀柄，再对采集到的振动加速度信号和力信号进行处理，最终生成刀柄与主轴组件在不同拾振点对应于不同激振点的频响函数。

现有的刀柄与主轴组件的多点频响函数获取的方法的主要缺点是，当更换具有不同几何参数的刀柄后，刀柄与主轴组件的多点频响函数会发生改变，需要重新执行力锤冲击实验，增加了实验次数，影响刀具刀尖点的频响函数预测的便捷性。

发明内容

为了克服现有刀柄与主轴组件的多点频响函数获取的方法复杂的不足，本发明提供一种铣削刀柄与主轴组件的多点频响函数的预测方法。该方法首先通过测试一个标准刀柄在等距拾振点处的频响函数，计算出刀柄底座与主轴组件的频响函数；然后计算实际使用的刀柄的伸出部分上各拾振点和伸出部分与刀柄底座连接点处的频响函数；最后将以上的两组频响函数用响应耦合子结构分析法刚性耦合，生成刀柄与主轴组件在不同拾振点对应于不同激振点下的频响函数。该方法只需获取一次刀柄底座与主轴组件的频响函数，当刀柄几何参数改变后，可直接用已获取的刀柄底座与主轴组件的频响函数计算刀柄与主轴组件的多点频响函数，可适用于弹簧夹头刀柄、面铣刀刀柄和热缩刀柄等多种刀柄的多点频响函数的预测，可集成于刀具刀尖点的频响函数预测方法中，最终用于铣削稳定性预测，方法简单。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铣削刀柄与主轴组件的多点频响函数的预测方法，其特点是采用以下步骤：

步骤一、将测试用标准刀柄112安装在主轴111中组成标准刀柄与主轴组件101，分别在三个等距拾振点a，b，c处粘贴加速度传感器113，在标准刀柄112端部用力锤114激励标准刀柄与主轴组件101，得到三个拾振点的加速度-力频响函数；

步骤二、对测量的三个拾振点的加速度-力频响函数依次进行频域二次积分和Savitzky-Golay滤波处理，分别得到拾振点a，b，c相对激振点a的位移-力频响函数，分别用H_aa，H_ba，H_ca表示，下标中的第一项表示响应的坐标，第二项表示激励的坐标；

步骤三、通过有限差分法计算拾振点a相对激振点a的位移-弯矩频响函数L_aa，转角-力频响函数N_aa，转角-弯矩频响函数P_aa，并同H_aa组成拾振点a相对激振点a的频响函数G_aa，用下式表示