[发明专利]一种不等齿距铣刀的齿间角确定方法

权利要求书

1.一种不等齿距铣刀的齿间角确定方法，其特征在于，包括：

对铣削加工过程进行建模，得到铣削加工动力学模型；

针对不同的工件材料及结构，确定所适配的刀具类型，进而进行切削力系数辨识试验，得到用于铣削加工动力学分析的切削力系数；

对刀具材料、刀具结构、加工悬长、装夹方式相同的刀具进行模态试验，得到铣削加工动力学分析的模态参数；

对所述铣削加工动力学模型进行时域分析，利用半离散法确定在已知所述切削力系数、加工参数和所述模态参数下的铣削稳定性极限图；

基于所述铣削稳定性极限图确定所述铣削加工动力学模型的特征乘子，并求解出颤振频率；

根据所述颤振频率对所述铣削加工动力学模型进行频域分析，并对铣削加工的稳定性进行判别，得到稳定性判别依据；

根据所述稳定性判别依据确定不等齿距铣刀的齿间角。

2.根据权利要求1所述的不等齿距铣刀的齿间角确定方法，其特征在于，所述对铣削加工过程进行建模，得到铣削加工动力学模型，具体包括：

将刀具沿轴向方向划分为多个微元，确定各刀齿在不同轴向位置处的瞬时方位角；

基于所述瞬时方位角计算在不同轴向位置处沿切向和径向的微元切削力；

分别对切向和径向的微元切削力进行叠加，得到铣削加工动力学模型。

3.根据权利要求1所述的不等齿距铣刀的齿间角确定方法，其特征在于，所述针对不同的工件材料及结构，确定所适配的刀具类型，进而进行切削力系数辨识试验，得到用于铣削加工动力学分析的切削力系数，具体包括：

根据工件材料，确定与所述工件材料适配的刀具的类型；

对所确定的刀具的类型进行变进给量槽铣试验，试验过程保证轴向切深和转速不变，从而得到铣削加工动力学分析的切削力系数。

4.根据权利要求1所述的不等齿距铣刀的齿间角确定方法，其特征在于，所述对刀具材料、刀具结构、加工悬长、装夹方式相同的刀具进行模态试验，得到铣削加工动力学分析的模态参数，具体包括：

将与待确定齿间角的不等齿距铣刀的材料、刀具结构、加工悬长和装夹方式相同的等齿距铣刀装夹在刀柄上；

利用力锤、加速度传感器和数据采集卡进行模态试验，通过有理分式法辨识模态参数；所述模态参数包括模态质量、阻尼比和模态刚度。

5.根据权利要求1所述的不等齿距铣刀的齿间角确定方法，其特征在于，所述对所述铣削加工动力学模型进行时域分析，利用半离散法确定在已知所述切削力系数、加工参数和所述模态参数下的铣削稳定性极限图，具体包括：

采用平均力模型表示切削力，忽略螺旋角和振型系数的影响，将所述铣削加工动力学模型改成状态方程；

对切削周期离散成多个时间微元，从而对所述状态方程进行简化，并对简化后的状态方程求解，得到方程解的表达式；

根据所述方程解的表达式确定单个周期内的状态转移矩阵；

根据所述状态转移矩阵的特征值的模的大小，依据Floquent理论构建在已知所述切削力系数、加工参数和所述模态参数下的铣削稳定性极限图。

6.根据权利要求1所述的不等齿距铣刀的齿间角确定方法，其特征在于，所述基于所述铣削稳定性极限图确定所述铣削加工动力学模型的特征乘子，并求解出颤振频率，具体包括：

选取所述铣削稳定性极限图中处于底端的转速点确定特征乘子；

求取所述特征乘子的极角；

根据所述极角计算颤振频率。