[发明专利]立式加工中心的相对柔度测试方法

权利要求书

1.一种立式加工中心的相对柔度测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立立铣切削系统的动力学模型：

Mq··(t)+Cq·(t)+Kq(t)=F(t)]]>

其中，M，C，K分别为所述立铣切削系统的质量、阻尼和刚度的四阶矩阵，F(t)为切削力，q(t)为所述立铣切削系统的动态位移；

S2、对所述动力学模型进行拉普拉斯变换得到：

(s²[M]+s[C]+[K])^-1Q(s)＝F(s)

其中，Q(s)和F(s)分别为频域中的动态位移和切削力向量；

继而可得传递函数矩阵如下所示：

H(s)＝Q(s)/F(s)＝(s²[M]+s[C]+[K])^-1

S3、设所述立铣切削系统为线性时变系统，令s＝jω，可得频响函数矩阵如下所示：

G(jω)＝Q(jω)/F(jω)＝([K]-ω²[M]+jω[C])^-1

其中：

Q(jω)＝(x_w(jω) x_t(jω) y_w(jω) y_t(jω))^-1

F(jω)＝(F_wx(jω) F_tx(jω) F_wy(jω) F_ty(jω))^-1

其中，x_t和x_w分别为刀具和工件在x轴方向上的位移，y_t和y_w分别为刀具和工件系统在y轴方向上的位移；

F_tx和F_wx分别为作用在刀具和工件上的切削力在x轴方向上的分量，F_ty和F_wy分别为作用在刀具和工件上的切削力在y轴方向上的分量；

S4、由于F_wx＝-F_tx＝F_x，F_wy＝-F_ty＝F_y，因此得到刀具和工件之间的相对位移如下所示：

ΔxΔy=xw-xtyw-yt=Gxx(jω)Gxy(jω)Gyx(jω)Gyy(jω)FxFy]]>

其中，Δx和Δy分别为在x轴和y轴方向上刀具与工件系统之间的相对位移；G_xx(jω)和G_yy(jω)分别为刀具与工件之间的直接相对动柔度；G_xy(jω)和G_yx(jω)分别为刀具与工件之间的交叉相对动柔度；

S5、在所述立式加工中心的工作台上设置激光位移传感器和激振器；

通过激振器将所述激振力F_x沿x轴方向作用在刀具的刀尖上，然后通过激光位移传感器检测到所述Δx和Δy，将Δx、Δy和F_x代入以下公式：

ΔxΔy=Gxx(jω)Gyx(jω)[Fx]]]>

对上式进行傅里叶变换得到G_xx(jω)和G_yx(jω)；

通过激振器将所述激振力F_y沿y轴方向作用在刀具的刀尖上，然后通过激光位移传感器检测到所述Δx和Δy，将Δx、Δy和F_y代入以下公式：

ΔxΔy=Gxy(jω)Gyy(jω)[Fy]]]>

对上式进行傅里叶变换得到G_xy(jω)和G_yy(jω)。