[发明专利]一种基于零件-工装系统模态测试的切削颤振抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于“零件‑工装”系统模态测试的切削颤振抑制方法，包括以下步骤：a.选取零件上至少一点作为拾振点，选择零件上至少一点作为激励点；b.将零件在机床上进行装夹找正，建立零件‑工装系统；c.通过力锤在所述激励点处进行激励，获取所述激励点的输入信号，获取所述拾振点处的输出信号；d.分析所述输入信号和所述输出信号，获取第一阶、第二阶及第三阶模态的模态参数；e.拟合所述第一阶、第二阶及第三阶模态振型，选取最大幅值处,在所述最大幅值处设置抑振装置；f.重复步骤a‑c，将抑振前的零件的频响函数与抑振后零件的频响函数进行比对。

技术领域

本发明涉及薄壁零件的切削颤振抑制方法领域，具体为一种基于“零件-工装”系统模态测试的切削颤振抑制方法。

背景技术

机械制造过程中的切削颤振已经成为影响产品质量的一个重要因素；它会使工件表面产生振痕，恶化工件的表面质量，影响机械零件的使用性能，严重时还会产生废品以及加剧切削刀具的磨损，机床切削加工系统的各个组成环节都将承受较大交变载荷的作用，机床的连接特性因此而受到破坏等。为了避免或减小切削颤振，有时不得不降低切削用量，致使机床和刀具的工作性能得不到充分发挥，限制了机床切削效率的提高。

模态试验又称试验模态分析，是为了确定线形振动系统的模态参数所进行的振动试验。模态参数是在频率域中对振动系统固有频率的一种描述，一般是指系统的固有频率、阻尼比、振型和模态质量。常见的模态参数辨识方法为频域法和时域法。模态试验可分为单点激励法和多点激励法。模态试验理论成熟，测试系统已实现模块化，数据采集及后处理拟合集成度高，已广泛应用于设计阶段，利用零件的固有频率避免使用过程中的共振，在生产加工过程中应用较少。

目前的颤振抑制的方法采取经验性的小切深/进给的试凑式加工或依据经验提高零件加工过程中的局部刚度，抑制存在盲目性。不仅加工效率低下，对于一些难加工零件存在基于加工精度的一次合格率难以保证，同时精度的稳定性保持处于不明状态，放置一段时间后因精度失稳进行返工甚至报废时有发生。

发明内容

不同的零件模态参数不同，零件在加工过程中不同的装卡方式模态参数也不同。本发明的目的是利用“零件-工装”系统的模态测试得到“零件-工装”系统的模态参数，基于其模态参数有针对性地采取颤振抑制技术，以解决传统颤振抑制方法的盲目，效率低下的问题，可以实现工件整个切削加工过程中振动的有效控制。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于“零件-工装”系统模态测试的切削颤振抑制方法，包括以下步骤：

a.选取零件上至少一点作为拾振点，选择零件上至少一点作为激励点；

b.将零件在机床上进行装夹找正，建立零件-工装系统；

c.通过力锤在所述激励点处进行激励，获取所述激励点的输入信号，获取所述拾振点处的输出信号；

d.分析所述输入信号和所述输出信号，获取第一阶、第二阶及第三阶模态的模态参数；

e.拟合所述第一阶、第二阶及第三阶模态振型，选取最大幅值处,在所述最大幅值处设置抑振装置；

f.重复步骤a-c，将抑振前的零件的频响函数与抑振后零件的频响函数进行比对。

进一步地，在所述步骤a中，通过有限元仿真分析或对实际切削的振动及变形测量，识别弱刚度处或振动变形较大处，并将其作为拾振点。

进一步地，在所述步骤c中，通过力锤在切削入刀处进行激励，激励方向与刀具方向一致。

进一步地，在所述步骤c中，通过在所述拾振点处设置加速度传感器，获取加速度传感器信号作为输出信号。

进一步地，所述抑振装置可为动力吸振器。