[发明专利]一种基于振动监测的弱刚性结构钻孔方法

权利要求书

1.一种基于振动监测的弱刚性结构钻孔方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：依据零件结构模态振型仿真计算结果进行加工区域划分；

S2：针对各区域分别选定一个孔作为参数标定孔，编制加工程序；

S3：加工参数标定孔并采集振动信号，依据颤振识别结果进行转速调整，满足许用要求后完成区域加工；所述步骤S3的具体过程为：

S301：使用钻削啄钻和铰削的方式加工参数标定孔至第i层后暂停，采集振动信号；

S302：计算采集的振动信号，得出颤振识别值，并判断计算得到最大许用值，比较颤振识别值与最大许用值大小，从而判断颤振识别值是否满足许用要求；

S303：如果颤振识别值小于最大许用值，沿用啄钻的转速和进给参数，通过钻削一刀钻的加工方式完成该区域内剩余孔的加工；

S304：如果颤振识别值大于最大许用值，则调整转速，继续使用钻削啄钻和铰削的方式加工参数标定孔，并采集振动信号，计算振动信号的颤振识别值，迭代至满足许用要求后完成区域加工；

S4：完成一个区域的孔加工后，采用相同的流程进行下一个区域孔加工，直到完成零件结构加工。

2.根据权利要求1所述的一种基于振动监测的弱刚性结构钻孔方法，其特征在于，所述步骤S1中，依据零件结构模态振型仿真计算结果进行加工区域划分的具体过程为：根据与刀齿通过率接近的模态振型中相对位移分布，识别因结构影响仿真振动幅值产生差异的方向，然后依据相对位移差小于0.2～0.3mm为依据确定区域宽度Δx，将加工面划分为不同的加工区域。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于振动监测的弱刚性结构钻孔方法，其特征在于，所述步骤S2中，针对每个区域选定的参数标定孔采用钻削啄钻和铰削的方式加工，其余孔采用钻削一刀钻的方式加工，编制加工程序；加工孔直径为D₀，则加工参数标定孔的铰刀直径为D₀，啄钻钻头直径D₁＝D₀-(0.2～0.5mm)，加工区域其余孔的钻头直径为D₀。

4.根据权利要求1所述的一种基于振动监测的弱刚性结构钻孔方法，其特征在于，所述步骤302中，颤振识别值具体得出过程为：

3021：对振动信号进行傅里叶变换获得振动的频域信号u_i(f)，然后计算主轴转动频率SPF＝S/60，其中S为主轴转速；

3022：依据主轴转动频率SPF的整数倍及其设定频率带宽B范围内的频率组成集合FR，

3023：提取频域信号u_i(f)中频率在集合FR内的信号，获得子频域信号F_j，F_j＝{u_i(f)|f∈FR}；

3024：计算能量分布情况获得颤振识别值K，其中，M是子频域信号F_j的数据数量，N是频域信号u_i(f)的数据数量。

5.根据权利要求4所述的一种基于振动监测的弱刚性结构钻孔方法，其特征在于，所述步骤S302中，最大许用值的计算过程为：

当颤振发生时颤振识别值K超过0.9，在0.7～0.9范围选定1个值作为最大许用值。

6.根据权利要求5所述的一种基于振动监测的弱刚性结构钻孔方法，其特征在于，所述步骤S303的具体过程为，颤振识别值小于最大许用值，沿用加工参数标定孔的啄钻的转速和进给参数，使用一刀钻方式完成参数标定孔剩余余量加工，并铰削加工获得终孔，然后更换与啄钻钻头结构相同但直径为D₀的钻头，沿用啄钻的转速和进给参数，采用一刀钻的方式完成该区域剩余孔的加工。

7.根据权利要求5所述的一种基于振动监测的弱刚性结构钻孔方法，其特征在于，所述步骤S304的具体过程为，计算获得的颤振识别值大于最大许用值时，调整转速S＝S₀±i*△S(i＝1,2,…n)，其中n＜t/a_pz，t为孔深度，a_pz为每次啄钻的深度；每次调整转速后，进行啄钻下一层孔加工，同时采集振动信号并进行计算颤振识别值，如果不能满足小于最大许用值的许用要求，则继续调整参数，迭代至参数满足许用要求后，确定参数，使用一刀钻方式完成参数标定孔剩余余量加工，并铰削加工获得终孔，然后更换与啄钻钻头结构相同但直径为D₀的钻头，沿用啄钻的转速和进给参数，采用一刀钻的方式完成该区域剩余孔的加工。