[发明专利]一种考虑刚度时变的大切除率铣削颤振监测方法

权利要求书

1.一种考虑刚度时变的大切除率铣削颤振监测方法及系统，其特征在于，包括以下步骤：

S10：刀具—工件耦合系统时变传递函数模型的建立；

S20：基于时变耦合传递函数测量的在线监测系统搭建；

S30：铣削颤振稳定性动力学模型的建立；

S40：颤振优化加工参数控制指导方案的提出。

2.根据权利要求1所述的铣削加工颤振在线寻优方法，其特征在于，所述刀具—工件耦合系统时变传递函数模型根据如下公式建立：

（1）

其中，H_x为刀具—工具耦合系统x向传递函数，m/N；H_y为刀具—工具耦合系统y向传递函数，m/N；H_wx为工件x向传递函数，m/N；H_wy为工件y向传递函数，m/N；H_tx为刀具x向传递函数，m/N；H_ty为刀具y向传递函数，m/N；X_wx为工件x轴方向上的位移，m；X_wy为工件y轴方向上的位移，m；X_tx为刀具x轴方向上的位移，m；X_ty为刀具y轴方向上的位移，m；F_x为x方向上的切削力，N；F_y为y方向上的切削力，N。

3.根据权利要求1所述的一种考虑刚度时变的大切除率铣削颤振监测方法及系统，其特征在于，所述步骤S20具体包括以下步骤：

S201：将主轴的缓慢升速作为步进扫描的正弦激励，采用位移传感器测量工件子系统x、y向的振动位移信号X_wx、X_wy，测力仪测量刀具子系统x、y向的切削力信号F_x、F_y，代入公式（1），获得H_tx、H_ty;

S202：忽略刀具安装误差及切削过程中的微量破损，铣削过程中的刀具子系统为刚性时不变系统，采用传统的力锤敲击法或正弦扫频实验模态分析方法获得传递函数H_wx、H_wy;

S203：将所述步骤S201和S202代入公式（1），获得刀具—工件耦合系统时变传递函数值。

4.根据权利要求1所述的铣削加工颤振在线寻优方法，其特征在于，所述铣削颤振稳定性动力学模型根据如下公式建立：

（2）

（3）

其中，a_plim为轴向切深；Z为铣刀齿数；A₀为动态铣削力系数，无量纲；K_t为切向铣削力系数，N/m；n为主轴转速；ω_c为颤振频率，HZ；Jr为刀齿在周期T内留在切削表面全部振纹的整波数；Re[H(jω)_r]为刀具工件耦合系统第r阶传递函数实部，m/N；Im[H(jω)_r]为刀具工件耦合系统第r阶传递函数虚部，m/N。

5.根据权利要求1所述的铣削加工颤振在线寻优方法，其特征在于，所述步骤S40具体包括以下步骤：

S401：根据所述的公式（2）、（3），绘制加工参数稳定性图，即可在稳定性图中的稳定性区域内选择加工参数，提出颤振优化加工参数控制指导方案。