[发明专利]一种大螺距螺纹加工系统动柔度的获取方法

说明书

一种大螺距螺纹加工系统动柔度的获取方法，切削过程中，所采集的刀尖点振动信号是综合机床‑工件‑刀具相互作用和时变切削力引起的振动即系统振动信号，在刀具处采集的力信号是由于系统振动所造成切削层参数变化引起的时变力信号即系统的力信号；传感器设置在接近刀尖点附近，刀具装夹在测力仪上，同时间采集振动加速度信号和力信号；根据大螺距螺纹高频振动特点，利用Matlab小波包分析对于加速度信号进行去低频和降噪处理；通时Matlab曲线拟合对处理后的数据进行拟合后两次积分可得到振动位移函数；对采集的力数据进行Matlab曲线拟合可得切削力函数；两函数相除即为系统动柔度；该方法易于实现，操作简单，可以快速获取不同转速、进给量等参数下的动柔度。

技术领域

本发明涉及机械工程领域中系统动柔度的获取方法，具体的是涉及一种大螺距螺纹加工系统动柔度的获取方法。

背景技术

大螺距螺纹(螺距大于4mm)是大型设备零部件的重要组成部分，由于大螺距螺纹在加工中螺距大、长径比大，切削速度大，这些大螺距螺纹特点导致加工困难，加工系统稳定性差、产品质量不好，同时，对于系统的稳定性，系统动柔度是重要的衡量标准之一。目前对大螺距螺纹还缺乏快速有效的获取方法，一般在获取动柔度方法大多采用仿真及动刚度求取间接获取动柔度，缺乏有效直接获得动柔度的方法，本发明方法可快速直接获取系统动柔度，进一步来确定系统稳定，以此来优化加工中的切削参数。

在大螺距螺纹车削过程中，刀具的振动包含了机床、刀具与工件两两相互作用造成的振动和时变切削力引起的振动，由此在刀具刀尖点处采集的振动信号作为系统的振动信号；在工件切削过程中，系统振动造成切削层参数的变化引起时变力即系统力，由此可通过在刀具采集的力信号作为系统的力信号。

发明内容

本发明提供了一种大螺距螺纹加工系统动柔度的获取方法，其是实测数据和数据处理来获取系统动柔度，据此建立大螺距螺纹系统稳定域更加准确，同时，为进一步研究车削过程动态特性奠定基础。

本发明的一种大螺距螺纹加工系统动柔度的获取方法为实现上述目的所采用包括以下步骤。

步骤一、根据大螺距螺纹工件的结构来确定加工工艺及切削方式，根据加工工艺选取加工设备及其参数，同时设置信号采集器。

步骤二、根据切削方案对工件进行在不同参数下的车削加工，同时采集刀具振动加速度信号和刀具力信号。

步骤三、对不同切削参数下采集的数据，带入Matlab中进行处理以此获取振动位移函数和切削力函数。

步骤四、两函数相除即可获得不同切削参数下的系统动柔度，以此来估测系统稳定性。

进一步地，步骤一所选机床为CA6140为例，切削方式为车削加工。

进一步地，步骤二所选参数为主轴转速、轴向切深、径向切深、螺距和进给方向，采集振动信号和力信号时间一致。

进一步地，步骤三是对于采集的振动信号进行数据点提取利用Matlab小波包分解进行去除数据中的低频点保留高频点，结合小波降噪以获取更准确的加速度信号，经过调试发现三阶Symmlet小波母函数及软阈值去噪效果较好，其中阈值选取采用已有的方法通用阈值法(VisuShrink)最佳阈值T：

其中，w为信号长度；

位移函数形式如下：

其中，A、b、c为常数且由Matlab曲线拟合获得；i＝1,2,...,m₁且m₁≤8。

对于采集的力信号根据已有的切削力经验公式，考虑到大螺距螺纹的特点，加入参数轴向去除量，给出一般的力函数形式，公式形式如下：