[发明专利]混联机床铣削稳定性预测方法

权利要求书

1.一种混联机床铣削稳定性预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

将混联机床系统整体划分为刀具、刀柄、主轴、并联/并混联机构，其中，刀具-刀柄-主轴作为第一子结构，并联/并混联机构作为第二子结构；

测量获取所述第一子结构和所述第二子结构的频响函数，并利用导纳耦合法得到刀尖点频响函数；

以铣削工件为刚性体，混联机床系统为柔性体，建立正交两个方向多自由度的物理坐标系下的铣削动力学方程；

将物理坐标系下的铣削动力学方程转化为模态坐标系下的铣削动力学方程；

采用全离散时域法求解模态坐标系下的铣削动力学方程，获取状态转移矩阵；

根据弗洛凯理论，对状态转移矩阵的特征值进行判断，得出所述混联机床系统的稳定状态，并绘制稳定性叶瓣图；

根据稳定性叶瓣图对所述混联机床系统进行铣削稳定性预测。

2.根据权利要求1所述的混联机床铣削稳定性预测方法，其特征在于，物理坐标系下的铣削动力学方程，如下式所示：

其中，表示所述混联机床系统的质量矩阵，表示所述混联机床系统的阻尼矩阵，表示所述混联机床系统的刚度矩阵，F_x(t)表示x方向的切削力向量，F_y(t)表示y方向的切削力向量，t表示时刻，x(t)表示x方向的位移，y(t)表示y方向的位移。

3.根据权利要求2所述的混联机床铣削稳定性预测方法，其特征在于，模态坐标系下的铣削动力学方程，如下式所示：

其中，M表示所述混联机床系统的质量矩阵，C表示所述混联机床系统的阻尼矩阵，K表示所述混联机床系统的刚度矩阵，q(t)表示模态坐标系下的位移，表示模态坐标系下的速度，表示模态坐标系下的加速度，a_p表示轴向切深，K_q(t)表示力系数矩阵，f_q(t)表示静态力矩阵，T_c表示刀齿通过频率。

4.根据权利要求3所述的混联机床铣削稳定性预测方法，其特征在于，获取的状态转移矩阵Φ如下式所示：

Φ＝D_m-1D_m-2…D₁D₀

其中，Φ表示状态转移矩阵，D表示使用全离散时域法计算得到的中间变量矩阵。

5.根据权利要求2所述的混联机床铣削稳定性预测方法，其特征在于，在建立正交两个方向多自由度的物理坐标系下的铣削动力学方程的步骤中，通过下式获取铣削切削力：

其中，F_x(t)表示x方向铣削切削力，F_y(t)表示y方向铣削切削力，a_p表示轴向切深，表示力系数矩阵，表示静态力矩阵，t表示时刻，T_c表示刀齿通过频率，x₁(t)表示刀具中心点在t时刻的x方向位移，y₁(t)表示刀具中心点在t时刻的y方向位移。

6.根据权利要求1所述的混联机床铣削稳定性预测方法，其特征在于，在利用导纳耦合法得到刀尖点频响函数的步骤中，通过导纳耦合法反求出所述第一子结构和所述第二子结构接合面的动态特性。

7.根据权利要求1所述的混联机床铣削稳定性预测方法，其特征在于，测量获取所述第一子结构和所述第二子结构的频响函数的步骤包括：

在待测位置设置加速度传感器；

采用力锤在待测位置进行敲击，通过信号采集装置得到待测位置的加速度信息；

对所述加速度信息进行处理并使用傅里叶变换将所述加速度信息转换在频域中，得到待测位置的频响函数。

8.根据权利要求1所述的混联机床铣削稳定性预测方法，其特征在于，在对状态转移矩阵的特征值进行判断，得出所述混联机床系统的稳定状态的步骤中，若状态转移矩阵的所有特征值的模均小于1，则混联机床系统判定为稳定系统。

9.根据权利要求1所述的混联机床铣削稳定性预测方法，其特征在于，采用全离散时域法求解模态坐标系下的铣削动力学方程，获取状态转移矩阵的步骤包括：

通过模态参数辨识方法，获取低阶模态参数和高阶模态参数；

根据所述低阶模态参数和所述高阶模态参数获取状态转移矩阵。