[发明专利]薄壁件铣削颤振抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于薄壁件制造领域，特别涉及一种薄壁件铣削颤振抑制方法。

背景技术

文献1“Song Q,Liu Z,Wan Y,et al.Application of Sherman-Morrison-Woodbury formulas in instantaneous dynamic of peripheral milling for thin-walled component[J].International Journal of Mechanical Sciences,2015,96-97:79-90.”公开了一种利用Sherman-Morrison-Woodbury公式来考虑铣削过程中材料去除对薄壁件动力学参数影响的铣削稳定性预测方法。该方法将铣削过程离散，通过Sherman-Morrison-Woodbury公式得到离散后的薄壁件在铣削过程中动力学参数随着材料去除的变化规律进而得到相应的动力学参数，然后利用稳定性求解方程得到每个离散过程中轴转速和轴向切深的关系，最后得到铣削过程材料去除对稳定性影响的预测三维图。

文献2“Yang Y,Zhang WH,Ma YC,et al.Chatter prediction for peripheral milling of thin-walled workpieces with curved surfaces[J].International Journal of Machine Tools and Manufacture,2016,109:36-48.”公开了一种同时考虑工件在不同刀具铣削位置和轴向高度动力学参数变化的铣削稳定性预测方法。该方法先将刀具和工件沿轴向离散，得到各个离散的处的动力学方程。然后将铣削过程离散，得到每个铣削过程的动力学方程。通过动力学参数修改的方法得到每个动力学方程的参数，最后求解动力学方程得到考虑铣削位置和轴向高度动力学参数变化的铣削稳定性预测方法。

以上文献都考虑了铣削过程中材料去除对工件动力学参数的影响，预测了不同刀具位置处的稳定域；但是对于铣削过程起始和终止位置处工件刚性差，铣削稳定域低的问题都没有有效解决，造成了铣削过程参数可选择范围小，加工效率无法提高。

发明内容

为了克服现有铣削稳定性预测方法实用性差的不足，本发明提供一种薄壁件铣削颤振抑制方法。该方法通过附加质量对薄壁零件动力学参数的局部修改，建立一种高效的加工工艺方法来提高铣削加工的稳定域，为薄壁件高速铣削加工提供可靠的参数选择范围；最终利用优化算法选取可以实现无颤振、高效率的加工参数，实现薄壁件的高速无颤振铣削加工。本发明通过对薄壁零件动力学参数的局部修改，建立一种高效的加工工艺方法来提高铣削加工的稳定域，较好的解决了工件起始和终止位置两端刚性差，稳定域范围小，严重制约铣削过程加工参数的选取的问题；为薄壁件高速铣削加工提供可靠的参数选择范围，实现了薄壁件的高速无颤振铣削加工。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种薄壁件铣削颤振抑制方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、建立多点接触的同时考虑刀具和工件变形的铣削动力学模型；铣削系统的运动方程为：

其中，Γ_t(t)是表示刀具的模态位移的向量；Γ_wp(t)是表示工件的模态位移的向量；ζ_t表示刀具阻尼比的对角矩阵，ζ_wp表示工件阻尼比的对角矩阵；ω_t表示刀具固有频率的对角阵；ω_wp表示工件固有频率的对角阵；U_t表示质量归一化后刀具的模态振型，U_wp表示质量归一化后工件的模态振型；q表示将刀具与工件沿轴向微分所用的节点数；F(t)表示在每个接触点处铣削力组成的矩阵；

步骤二、将选定的铣刀安装到机床主轴后，采用多点敲击试验法和线性插值的方法测定刀具进给方向和垂直于进给方向的模态参数；ζ_m,t,x，ζ_m,t,y表示第m阶的阻尼比；ω_m,t,x，ω_m,t,y表示第m阶的系统固有频率；U_m,t,x，U_m,t,y是q×1维的矩阵，表示系统质量归一化的第m阶的模态振型；