[发明专利]不同磨损刀具车削温度变化与车削振动耦合特性研究方法

权利要求书

1.不同磨损刀具车削温度变化与车削振动耦合特性研究方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：制定车削试验方案，搭建试验系统；

S2：对不同磨损状态刀具进行车削试验，得到相应车削参数下刀尖附近的车削温度和三向车削振动数据；从车削温度和三向车削振动数据中提取出升温特征值和振动特征值；

S3：分析不同磨损状态刀具对车削温度和车削振动及其相关性的影响；

根据车削温度变化特征值、车削振动特征值和车削参数建立关于预测车削温度变化均值的拟合公式，计算不同磨损状态刀具的车削温度变化均值拟合值与实际车削温度变化均值的相关性；

根据车削温度变化特征值、车削振动特征值和车削参数建立各向振动特征值关于车削温度变化的拟合公式，计算不同磨损状态刀具的三向振动加速度均值拟合值与实际测量值的相关性；

所述步骤S2具体包括：将车削温度变化均值作为温度信号分析的特征值，是各时刻实际测量温度与各次试验初始温度之差的平均值，选择三向振动加速度轴向径向和切向均方根值作为振动特征值；

所述步骤S3包括：

S3-1：采用单一变量分析方法，对比分析出不同刀具磨损状态在相同水平主轴转速、进给速度和切削深度下对车削温度变化均值影响；对比分析出不同刀具磨损状态在相同车削参数下对轴向、径向、切向的加速度均方根值影响；对比分析出不同刀具磨损状态车削振动对车削温度变化均值影响；

S3-2：建立车削温度变化关于车削振动及车削参数的拟合模型，分析车削振动及车削参数对车削温度变化影响；建立车削振动关于车削温度变化及车削参数的拟合模型，分析车削温度变化及车削参数对车削振动的影响；

所述步骤S3-1包括：

根据试验设定的车削参数及在各次试验中的车削温度变化均值，计算出不同刀具磨损状态下车削温度变化与车削参数之间的灰色关联度，分析出何种车削参数对刀具温升的影响最显著；根据试验设定的车削参数及不同刀具磨损状态下各次试验中加速度均方根值，计算不同刀具磨损状态对应的加速度均方根值与车削参数之间的灰色关联度，分析出何种车削参数对加速度均方根值的影响最显著；基于灰色关联度分析出给定车削参数下，不同刀具磨损状态车削温度变化与车削三向振动之间的相关性；

所述步骤3-2包括：

S5-1：以三向振动中某个方向的加速度均方根值以及三个车削参数为自变量，建立预测车削温度变化均值的拟合模型，分析车削振动及车削参数对车削温度变化影响：

其中，为车削温度变化均值拟合值,C，x，y，z，w为拟合公式中的待定系数，v是车削速度，v_f是进给速度，a_p是车削深度；首先基于最小二乘法建立车削温度变化均值的回归模型，然后对车削温度变化关于车削参数和车削振动对的相关性进行分析；通过使各次试验中车削温度变化均值拟合值与实测车削温度变化均值的残差平方和∏为最小值，由下面的方程联立求解待定系数C,x,y,z,w：

将车削参数及某向加速度特征值、实测车削温度变化均值代入到公式(2)～(4)中，通过在Matlab里编程并即可求出回归系数C,x，y，z，w的值；将回归系数带回到公式(2)分别得到与轴向振动、径向振动、切向振动对应的车削温度变化均值拟合值

其中C_i，x_i，y_i，z_i，w_i是三向振动的回归系数，i＝1，2，3；通过Matlab的[R,P]＝corrcoef(x,y)程序计算相关系数，其中R代表实测车削温度变化均值与车削温度变化均值拟合值相关系数，P代表相关性为零的概率值；

S5-2：以车削温度变化均值以及三个车削参数为自变量，建立预测车削振动加速度均方根值的拟合模型，以分析车削温度变化及车削参数对车削振动的影响：

三向加速度均方根预测公式为：

其中，分别为轴向、径向、切向的加速度均方根值的拟合值，且分别对应于轴向振动，径向振动和切向振动；根据S5-1方法计算公式(7)中的回归系数x′_i，y′_i，z′_i，w′_i，C′_i，i＝1，2，3。

2.根据权利要求1所述的研究方法，其特征在于，所述步骤S5-2还包括，计算预测值和实测三向加速度均方根值的相关系数并进行相关性分析。