[发明专利]基于伯努利分布与混合驱动法的铣削稳定性分析方法

说明书

本发明公开了一种基于伯努利分布与混合驱动法的铣削稳定性分析方法，建立铣削动力学模型构造铣削稳定性的判断模型，建立伯努利分布的概率函数判断铣削过程的稳定性，构造修正函数，建立谱半径的数据驱动模型，遗传算法优化其它属性参数，最终得到优化后的属性参数进而绘制SLD图。本发明通过理论分析使用状态转移矩阵的谱半径进行铣削稳定性判断。通过分析SLD图的性质，使用两种不同的优化方法先快速确定固有圆频率绘制准确性较高的SLD图，再综合考虑准确性和稳定性确定其它属性参数。

技术领域

本发明涉及铣削稳定性叶瓣图优化分析技术，特别涉及一种基于伯努利分布与混合驱动法的铣削稳定性分析方法。

背景技术

由于大型航空整体结构件尺寸大、材料切除率高、薄壁部位多、刚性差，在高速铣削过程中不仅容易引起加工变形，而且极易发生振动，导致加工精度和加工表面质量难以控制。由再生效应引起的切削厚度的动态变化是铣削颤振的最重要因素，对于铣削加工过程中不可避免产生的颤振问题，较为广泛应用以指导实际加工的方法是通过稳定性叶瓣图进行铣削稳定性分析。

目前，相关研究主要探讨如何提高SLD图的准确性。由于基于物理模型方法存在输入参数不准确的现象，而基于数据驱动方法缺乏通用性和物理可解释性，鲜有综合两种方法的特点进行铣削稳定性的分析。

发明内容

为了准确进行铣削稳定性分析，找到合理的颤振和稳定的边界条件，本发明结合物理模型方法和数据驱动方法的优势提出一种混合驱动的分析方法进行铣削稳定性的预测，最终进行稳定性叶瓣图的重绘找到颤振稳和定边界。

本发明采用以下技术方案实现上述目的。基于伯努利分布与混合驱动法的铣削稳定性分析方法，其步骤如下：

步骤一：建立铣削动力学模型构造铣削稳定性的判断模型，进而使用谱半径进行颤振稳定性的求解，

S01：通过二阶时滞微分方程描述考虑再生效应的动态铣削过程：

式中，M是模态质量矩阵，q(t)是刀具振动位移矢量，C是模态阻尼矩阵，K是模态刚度矩阵，a_p是轴向切削深度，D(t)是动态铣削力矩阵，T是一个刀齿的切削周期；

S02：使用状态空间形式方程描述动态铣削过程：

式中，x(t)＝[q(t),p(t)]^T，A是仅与模态参数有关的常系数矩阵，B(t)是仅与动态铣削力有关的周期系数矩阵；

S03：描述任一时间区间内的振动方程：

式中，t_i是离散时间，且不切削时的振动方程为

S04：分别表示t₁,t₂,t₃,t₄时刻的状态项x₁,x₂,x₃,x₄：

式中，t_f是初始时刻到刀齿开始切削的时间段；

S05：进行状态项和时滞项的分离：

离散点t_i+4处的状态项x_i+4表示：

分离式(5)的状态项和时滞项：

式中：

S06：连续形式状态方程的离散形式：