[发明专利]一种用于快速刀具伺服系统的刀架设计方法、系统及介质

权利要求书

1.一种用于快速刀具伺服系统的刀架设计方法，其特征在于实施步骤包括：

1）根据快速刀具伺服系统性能要求确定刀架的结构形式、设计参数以及材料属性，并给出刀架的动静态性能的优化目标范围；

2）建立刀架有限元模型并进行分析，得到不同设计参数下刀架的动静态性能；

3）建立柔性刀架疲劳可靠度数学模型并结合有限元模型分析对其进行求解，得到刀架疲劳可靠度和各设计参数的关系曲线；

4）根据不同设计参数下刀架的动静态性能、刀架疲劳可靠度和各设计参数的关系曲线确定刀架的设计参数。

2.根据权利要求1所述用于快速刀具伺服系统的刀架设计方法，其特征在于，步骤1）中根据快速刀具伺服系统性能要求确定刀架的结构形式的步骤包括：建立快速刀具伺服系统机械部分简化的质量-弹簧-阻尼系统，所述质量-弹簧-阻尼系统的运动为典型的二阶运动，质量为M的刀架运动块在陶瓷驱动力F的作用下在y方向和绕z轴分别相应产生位移Δy和转角α，w为两个平行铰链之间的间距，L为铰链总长，根据典型二阶系统的阶跃响特点可得到刀架运动块质量、刚度和阻尼对系统响应性能的影响；根据刀架的弹性回复加速度应不小于压电陶瓷的弹性回复加速度、压电陶瓷被刀架刚度吃掉部分行程后的最大输出位移大于系统输出位移指标得到刀架刚度的选取范围；结合刀架运动块质量、刚度和阻尼对系统响应性能的影响以及刀架刚度的选取范围，确定直梁型刀架结构形式。

3.根据权利要求1所述用于快速刀具伺服系统的刀架设计方法，其特征在于，步骤1）中材料属性具体是指结合材料属性和价格确定。

4.根据权利要求1所述用于快速刀具伺服系统的刀架设计方法，其特征在于，步骤1）中的设计参数包括圆弧半径R、最小厚度t和直梁长度l。

5.根据权利要求1所述用于快速刀具伺服系统的刀架设计方法，其特征在于，步骤3）中建立柔性刀架疲劳可靠度数学模型的函数表达式如式（1）所示；

（1）

式（1）中，为柔性刀架疲劳可靠度，S_e为刀架的疲劳极限，S_eqv为刀架的疲劳均值，P表示概率，为中间变量，z为积分变量，为刀架疲劳极限的均值，为刀架等效疲劳强度的均值，为刀架疲劳极限的标准差，为刀架等效疲劳强度的标准差。

6.根据权利要求1所述用于快速刀具伺服系统的刀架设计方法，其特征在于，所述动静态性能包括刀架刚度、疲劳应力和固有频率。

7.根据权利要求6所述用于快速刀具伺服系统的刀架设计方法，其特征在于，步骤4）的详细步骤包括：针对刀架疲劳可靠度和各设计参数的关系曲线，根据刀架疲劳可靠度为1确定各设计参数的取值范围，从而对设计参数进行选择；针对选择出来的设计参数，根据不同设计参数下刀架的动静态性能进行优选。

8.一种用于快速刀具伺服系统的刀架设计系统，包括计算机设备，其特征在于，该计算机设备被编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述用于快速刀具伺服系统的刀架设计方法的步骤。

9.一种用于快速刀具伺服系统的刀架设计系统，包括计算机设备，其特征在于，该计算机设备的存储介质上存储有被编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述用于快速刀具伺服系统的刀架设计方法的计算机程序。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述用于快速刀具伺服系统的刀架设计方法的计算机程序。