[发明专利]基于二维颤振稳定极限图确定工程用稳定加工工艺参数图的方法

说明书

技术领域：

本发明属于高速与超高速铣削加工领域工艺参数的选取方法，具体涉及加工领域工艺系 统中颤振现象的规避和高速高效铣削参数的选取。

背景技术：

当前在获取工艺系统颤振稳定区域上有许多行之有效的理论与方法，然而，在实际工程 应用现场，有许多实际加工因素未被考虑，致使获取的颤振稳定性极限区域不能够有利、有 力的指导工程现场选取加工参数，从而降低了稳定性极限曲线的实际应用价值。

以下面研究内容为例：“柔性结构铣削时滞工艺系统的稳定性理论与实验研究”(柔性 结构铣削时滞工艺系统的稳定性理论与实验研究[D]武汉：华中科技大学20012)围绕薄壁、 柔性结构零件加工中的稳定性问题，从切削振动机理、刀具、工件结构等不同方面对加工颤 振问题进行了深入研究，提出了新的稳定域的计算方法。但在工程应用现场中，一些工程实 际中具体的因素(如刀具、薄壁工件的切削共振、夹具-工艺系统的装夹不稳等)没有在理论 中得到具体的计算。

发明内容：

本发明所要解决的问题是，在以模态解耦、选取工件加工点的模态振型为主要参数，建 立薄壁工件-夹具系统的稳定性极限区域基础上，充分考虑工程应用现场的工件装夹、切削共 振、模态耦合等不易在理论上考虑的因素，以加权隶属度和曲线光滑度为优化约束条件，给 出高速切削薄壁件的工程化应用曲线和具体的函数表达方程，进而快速指导高效无颤振铣削 参数的选取，缩短产品试制周期，提高高速铣削系统的整体加工效率。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

基于二维颤振稳定极限图确定工程用稳定加工工艺参数图的方法，该方法基于铣削加工 系统中二维颤振稳定力学表达方程式及极限图，在加工设备主轴转速为5000-15000rpm的应 用区间内，对不同范围的主轴转速的切削深度依据隶属度值对极限图进行修正及曲线光滑处 理获得工程用稳定加工力学表达方程式及工艺参数图，该方法由以下步骤实现：

步骤1.基于同类被加工易发生颤振的工件及夹具组成的工艺系统和刀具主轴组成的加工 系统，依据切削实验获得的工艺系统的模态参数、加工系统的模态参数、加工点振型、切削 力系数和主轴转动角频率建立铣削加工系统中二维颤振稳定的力学表达方程式及切削深度和 主轴转速为纵横坐标的二维颤振稳定极限图；

步骤2.对步骤⑴二维颤振稳定极限图中主轴转速为5000-15000rpm的应用区间内稳定加工 工艺参数曲线中，主轴转速对应的切削深度按隶属度数值的倍数进行消除工艺系统第一及第 二阶模态频率颤振和加工系统第一及第二阶模态颤振耦合的切削深度数值修正处理，具体切 削深度数值修正处理步骤如下；

①.选取步骤⑴二维颤振稳定极限图中稳定加工工艺参数曲线第一阶最大切削深度b₁对应 的主轴转速Ω₁，以横坐标主轴转速Ω₁为起点，进行等数额增加主轴转速的一组切削试验， 测得的主轴转速Ω₁时无振动实际切削深度数值b₁^、，按下列公式确定主轴转速Ω₁的隶属度数 值；

b₁^、/b₁＝A₁公式中A₁为主轴转速Ω₁的隶属度数值

当切削试验点的隶属度数值满足以下公式时，将主轴转速Ω₂定义为切削深度数值修正界 点；

A₂－A₁≧0.2公式中A₂为主轴转速Ω₂的隶属度数值

主轴转速Ω₁原点，Ω₁-Ω₂为距离在横坐标反方向设置对称界点Ω₃，取Ω₁-Ω₂之间切削 试验点获得隶属度数平均值为Ω₂-Ω₃区间的稳定加工工艺参数曲线隶属度数值进行切削深度 数值修正；