[发明专利]一种涂层铣刀稳定性分析方法及系统

权利要求书

1.一种涂层铣刀稳定性分析方法，其特征在于，所述涂层铣刀稳定性分析控制方法包括：

将工件、机床统一为一体化结构，铣刀设定为弹性元件，建立弹簧-阻尼系统；

根据弹簧-阻尼系统，采集铣刀与工件在切削过程中的相对力学关系；

获取切削过程中，铣刀对工件的切削厚度与切削力之间的动态关系；

建立仿真模型，获取铣刀运行情况与受力关系。

2.根据权利要求1所述一种涂层铣刀稳定性分析方法，其特征在于，所述弹簧-阻尼系统为包括x、y、z三个相互垂直自由度的弹簧-阻尼系统。

3.根据权利要求2所述一种涂层铣刀稳定性分析方法，其特征在于，所述相对力学关系至少包括模态质量、模态阻尼、模态刚度中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述一种涂层铣刀稳定性分析方法，其特征在于，所述根据弹簧-阻尼系统，采集铣刀与工件在切削过程中的相对力学关系包括：

设定铣刀的齿数为N，以n的角速度绕主轴轴线旋转，进给方向沿着x轴的方向，建立铣刀刀尖与工件触发的接触力的数学模型；

其中，x、y、z分别为铣刀相对工件在三个垂直方向上的位移，F为铣刀所受力，获取铣刀在x、y、z方向上的模态质量、模态阻尼和模态刚度。

5.根据权利要求1所述一种涂层铣刀稳定性分析方法，其特征在于，所述获取切削过程中，铣刀对工件的切削厚度与切削力之间的动态关系包括：

设定铣刀直径为D，齿数为N，角速度为n，确定铣刀刀齿径向角度随时间的变化值；

根据铣刀刀齿径向角度变化确定切削力随时间的变化值；

将切削力分为切向力、径向力，确定切削力相对切屑厚度、轴向切削深度的切向力系数及径向力系数；

根据切向力系数及径向力系数获得铣刀刀齿周期性变化的动态切削力方向系数，获得颤振频率与动态下的切削力、铣刀与工件接触区域的关系，确定铣刀切削过程中频率与铣铣刀体加工条件下的关系。

6.根据权利要求5所述一种涂层铣刀稳定性分析方法，其特征在于，所述确定铣刀刀齿径向角度随时间的变化值包括：

获得第j个刀齿径向角度随时间的变化值；

所述根据铣刀刀齿径向角度变化确定切削力随时间的变化值包括：

获取作用于第j个刀齿的切削力，所述切削力包括切向力、径向力、轴向力、Z轴正向测量的轴向接触角。

7.根据权利要求6所述一种涂层铣刀稳定性分析方法，其特征在于，所述将切削力分为切向力、径向力，确定切削力相对切屑厚度、轴向切削深度的切向力系数及径向力系数包括：

设定切削力的切向力系数、径向力系数与切屑厚度和轴向切削深度成正比，获得切削力的切向力系数和径向力系数。

8.根据权利要求7所述一种涂层铣刀稳定性分析方法，其特征在于，所述根据切向力系数及径向力系数获得铣刀刀齿周期性变化的动态切削力方向系数，获得颤振频率与动态下的切削力、铣刀与工件接触区域的关系；获得铣刀切削过程中频率与铣铣刀体加工条件下的关系。

9.根据权利要求8所述一种涂层铣刀稳定性分析方法，其特征在于，所述建立仿真模型，获取铣刀运行情况与受力关系包括；

设定特征值，将特征值设为实数和虚数两个部分，得出在颤振频率与弹簧-阻尼系统稳定性及临界轴向切削深度关系；

确定稳定性临界轴向切削深度与主轴转速关系；

确定主轴转速与临界轴向切深与颤振频率的关系。

10.一种运行权利要求1-9任一项所述分析方法的系统，其特征在于，所述系统包括：

切削简化单元，所述切削简化单元用于将工件、机床统一为一体化结构，铣刀设定为弹性元件，建立弹簧-阻尼系统；

力学关系分析单元，所述力学关系分析单元用于根据弹簧-阻尼系统，采集铣刀与工件在切削过程中的相对力学关系；

动态关系计算单元，所述动态关系计算单元用于获取切削过程中，铣刀对工件的切削厚度与切削力之间的动态关系；

仿真单元，所述仿真单元用于根据动态关系计算单元，获取仿真模型所需参数，并建立仿真模型，获取铣刀运行情况与受力关系。