[发明专利]一种铣削颤振稳定性预测方法

说明书

本发明涉及高速铣削技术领域，公开一种铣削颤振稳定性预测方法，运用Rényi熵对仿真所得时域信号进行判稳，包括如下步骤：S1.建立考虑再生效应的铣削过程动力学微分方程；S2.采用数值法求解铣削动力学微分方程，获得时域信号；S3.对S2中时域信号施加稳定性判据；S4.改变切削条件，重复S1～S3，直至获得稳定性叶瓣图。运用Rényi熵对所获得的时域信号进行稳定性判断，使判据通用性大大增强；采用变步长龙格‑库塔算法求解铣削动力学微分方程，截断误差相对于龙格库塔来说大幅降低，可充分提高稳定性预测精度。

技术领域

本发明涉及高速铣削技术领域，具体地，涉及一种铣削颤振稳定性预测方法。

背景技术

铣削加工是一种高效的切削加工方式，被广泛应用于航空、航天以及汽车制造等行业。铣削加工的质量与效率严重受制于切削颤振，颤振是指发生在切削过程中的一种自激振动现象，轻则影响工件加工精度，降低工件表面粗糙度，在工件表面留下振纹、降低加工零件的表面质量，重则损坏刀具刀齿、烧毁机床主轴，因此，铣削颤振的预测就显得尤为重要。

目前常用的颤振时域预测方法是数值求解法，主要是欧拉法或者龙格库塔法求解铣削加工动力学微分方程获得时域信号，然后利用某种时域稳定性判据以确定当前切削条件下的铣削是否稳定。公开号为CN112395809A的一种加工零件表面振纹缺陷检测方法即是采用龙格-库塔法求解动力学方程。但是这类方法普遍存在数值求解效率不高、时域稳定性判据通用性和有效性较差，因此有必要寻求一种更有效的颤振稳定性预测方法。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种通用性好、预测精度高的铣削颤振稳定性预测方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种铣削颤振稳定性预测方法，运用Rényi熵对仿真所得时域信号进行判稳。

进一步地，包括如下步骤：

S1.建立考虑再生效应的铣削过程动力学微分方程；

S2.采用数值法求解铣削动力学微分方程，获得时域信号；

S3.对S2中时域信号施加稳定性判据；

S4.改变切削条件，重复S1～S3，直至获得稳定性叶瓣图。

更进一步地，S2包括如下步骤：

S21.对铣削全过程进行离散化处理，计算每一时间步下的动态切削力；

S22.求解铣削动力学微分方程，得到振动系统的位移、速度和加速度；

S23.对动态切削厚度进行修正，重复S21～S22，直至仿真结束。

再进一步地，S22中铣削动力学微分方程通过变步长龙格-库塔算法求解。

还进一步地，变步长龙格-库塔算法中，步长折半后两次计算的偏差为Δ，给定精度ε；当εΔ时，将步长反复进行折半并计算近似值；当εΔ时，将步长反复进行加倍并计算近似值。

更进一步地，S3包括如下步骤：

S31.对采集的时域信号进行FFT变换，求得时域信号的幅度谱；

S32.求得所有频率分量的概率密度函数；

S33.求取Rényi熵；

S34.对Rényi熵用系数logN归一化处理；

S35.将Rényi熵与设定的颤振稳定性阈值比较以判断是否颤振。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

运用熵对所获得的时域信号进行稳定性判断，使判据通用性大大增强；