[发明专利]铣削加工主轴转速正弦调制参数优化方法

摘要

本发明提供了一种铣削加工主轴转速正弦调制参数优化方法，包括：对变转速铣削加工系统进行动力学建模，建立变时滞二阶微分动力学方程；建立主轴转速正弦调制参数与时滞变量之间的映射关系并求取时滞；对动力学方程进行状态空间变换，得到变换后的状态空间方程；在相邻两个Floquet周期内对状态空间方程进行变步长离散；利用变步长数值积分法判定加工系统的稳定性；以获得最大加工效率为目标，以无颤振加工和主轴变速极限为约束，建立约束优化模型；利用智能优化算法获得优化后的变转速铣削正弦调制参数。本发明采用优化后的正弦调制参数进行变转速加工可以极大地提高加工效率。

主权项

1.一种铣削加工主轴转速正弦调制参数优化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：对变转速铣削加工系统进行动力学建模，建立变时滞二阶微分动力学方程；步骤2：建立主轴转速正弦调制参数与时滞变量之间的映射关系并求取时滞；步骤3：对所述动力学方程进行状态空间变换，得到状态空间方程；步骤4：在动力学方程的相邻两个Floquet周期内对状态空间方程进行变步长离散；步骤5：利用变步长数值积分法判定所述变转速铣削加工系统的稳定性；步骤6：以获得最大加工效率为目标，以无颤振加工和机床主轴变速极限为约束，建立转速调制参数约束优化模型；步骤7：利用智能优化算法对正弦调制参数进行优化，获得优化后的调速参数；所述步骤4，包括如下步骤：步骤4.1，假定存在互质的整数p和q，使得如下公式成立：pT＝qτ0其中，τ₀为名义时滞且则动力学方程的Floquet周期为pT；N为刀齿数目，Ω₀为名义主轴转速；步骤4.2，根据如下两个公式分别求取一个Floquet周期内每个刀齿的切入时刻和切出时刻根据以上两个公式求取的所有时刻点按升序排列成切入切出时间点集合φ_st为切入角，φ_ex为切出角，为刀齿j的切入时刻对应的刀具旋转角，为刀齿j的切出时刻对应的刀具旋转角；步骤4.3，对于集合内的任意两个相邻元素构成的时间段如果刀齿处于切削状态即则根据离散误差要求对此时间段进行进一步离散，进入步骤4.4，否则不离散；其中，h_xx为切削力系数函数矩阵的(1,1)位置处元素，下标xx表示h_xx位于切削力系数函数矩阵的(1,1)位置，为集合中的第k个元素，为集合中的第k+1个元素；步骤4.4，增加离散点和其中，δ是一个设定的相对于远小于离散步长的参数；至此，周期pT已经被离散为许多不等距的小片段。