[发明专利]一种基于稳定性仿真智能抑制加工颤振的方法

说明书

本发明公开了一种基于稳定性仿真智能抑制加工颤振的方法，通过计算在一定主轴转速下不同的归一化变主轴转速幅值和频率组合对应的最大稳定加工切深，再以机床功率额外增加尽可能少和早生切削力做的功尽可能小为优化目标函数，利用寻优算法确定在某一转速下一定切深时最优的归一化变主轴转速幅值和频率组合并将其存入数据库中，当加工采用数据库中的主轴转速和切深时，机床会自动选择对应的最优变主轴转速幅值和频率组合，实施变主轴转速去抑制颤振。在线计算颤振指标量并求取其与预定的阈值的差值，将差值作为智能控制器的输入，而输出则为变主轴转速对应的变主轴转速幅值和频率，对变主轴转速的参数进行反馈调整以更精准地抑制颤振。

技术领域

本发明涉及一种机床加工颤振智能抑制方法，尤其涉及一种基于稳定性仿真智能抑制加工颤振的方法，用于薄壁柔性零部件加工时抑制切削过程中的颤振。

背景技术

机床切削加工中出现的颤振是一种发生在刀具和工件之间强烈的相对振动，其产生机理复杂、很难准确预测且几乎存在于所有切削过程中。尤其是在薄壁柔性零部件加工中，由于工件刚性差，阻尼系数小，极易激发颤振。而颤振的出现不仅影响到工件的加工质量和生产效率，而且会影响到机床和刀具的使用寿命。

由于颤振的发生具有突发性和不确定性，即从稳定加工到发生颤振经历的过程很短，一般在几百毫秒之内，所以对颤振的在线检测和控制实时性要求较高。当前被成功运用的方法可归为两类：一类是对切削系统进行建模绘制稳定性lobe图调整转速和切深使加工过程维持在稳定范围内进行颤振控制；另一类是对切削加工参数(主轴转速、进给率、切深等)进行在线调整以破坏颤振的发展。但由于切削加工系统的复杂性使建立准确的系统模型非常困难，同时切削加工机械系统反映的严重滞后使得上述两种方法都不能很好地对切削稳定性进行在线控制，不能将颤振完全消除于孕育阶段而对工件不造成损害。

本发明的主要目的就是针对颤振的突发性和模型预测的不准确问题，提出一种基于稳定性仿真智能抑制加工颤振的方法。本发明的主要优势在于将离线仿真稳定性预测结果和在线智能自适应抑振方法相结合，达到快速准确地控制颤振的目的。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是通过切削系统稳定性仿真及参数优化，计算出某一主轴转速和切深下的最优变主轴转速幅值(RVA)和频率(RVF)组合，在加工开始后即将其用于变主轴转速控制中，然后在线计算颤振指标量并求取其与预定的阈值的差值，将差值作为PID控制器或模糊控制等智能控制器的输入，而输出则为变主轴转速对应的变主轴转速幅值(RVA)和频率(RVF)，在机床能力范围内实时改写变主轴转速的参数，对颤振进行闭环控制以更准确地抑制颤振。

为实现上述目的，如图1所示，本发明提供了一种基于稳定性仿真智能抑制加工颤振的方法，用于薄壁柔性零部件加工时抑制切削过程中的颤振，包括以下步骤：

步骤1、计算在一定主轴转速下不同的归一化变主轴转速幅值(RVA)和频率(RVF)组合对应的最大稳定加工切深；

步骤2、确定在一定主轴转速下一定切深时最优的归一化变主轴转速幅值(RVA)和频率(RVF)组合并将其存入数据库中；

步骤3、采用数据库中的主轴转速和切深加工时，数控系统自动选择与之对应的最优归一化变主轴转速幅值(RVA)和频率(RVF)组合，实施变主轴转速抑制颤振；

步骤4、在线计算颤振指标量并求取其与预定阈值的差值，如果所述差值小于预定阈值则将所述差值作为智能控制器的输入，输出则为变主轴转速对应的变主轴转速幅值(RVA)和频率(RVF)，在机床能力范围内对变主轴转速的参数进行反馈调整以更精准地抑制颤振，如果所述差值不小于预定阈值则停止加工。