[发明专利]一种五轴联动铣削过程的动力学集成建模和加工精度预测方法

权利要求书

1.一种五轴联动铣削过程的动力学集成建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，采用集中参数法建立机械传动系统的等效多阶动力学模型；

S2，根据机械传动系统的等效多阶动力学模型建立五轴机床进给系统多轴联动的运动控制模型，根据数控指令序列，在离散时间域进行迭代计算建立刀具和工件的进给运动位移响应模型；

S3，计算复杂空间运动轨迹下，刀具和工件在铣削力动态激励作用下的振动位移响应模型；

S4，根据获取的运动位移响应模型和振动位移响应模型建立五轴机床联动铣削的动力学集成模型。

2.根据权利要求1所述的一种五轴联动铣削过程的动力学集成建模方法，其特征在于，机械传动系统包括滚珠丝杠、蜗轮蜗杆和直线电机三种类型。

3.根据权利要求2所述的一种五轴联动铣削过程的动力学集成建模方法，其特征在于，将单轴滚珠丝杠机械传动系统或蜗轮蜗杆机械传动系统等效为5个集中质量和8个自由度的动力学系统，根据单轴滚珠丝杠机械传动系统或蜗轮蜗杆机械传动系统的动力学系统分别计算各自的动能、势能和耗能，采用机械传动系统的拉格朗日方程结合获取的动能、势能和耗能即可得到，单轴滚珠丝杠机械传动系统、蜗轮蜗杆机械传动系统的等效动力学模型。

4.根据权利要求2所述的一种五轴联动铣削过程的动力学集成建模方法，其特征在于，将直线电机杆机械传动系统等效为1个集中质量和沿进给方向的平移自由度的动力学系统，计算该动力学系统的动能、势能和耗能，将获取的动能、势能和耗能代入机械传动系统的拉格朗日方程即可得到直线电机杆机械传动系统的等效动力学模型。

5.根据权利要求1所述的一种五轴联动铣削过程的动力学集成建模方法，其特征在于，根据机械传动系统的等效多阶动力学模型，获取机械传动系统的频响矩阵，然后根据转子力矩输入和转子位移输出的传递函数建立整个闭环控制系统的传递函数。

6.根据权利要求5所述的一种五轴联动铣削过程的动力学集成建模方法，其特征在于，将整个闭环控制系统的传递函数根据状态空间理论调整为状态方程在离散时间域内进行求解，逐步计算所有离散时间，即可获得输入离散位置指令下的工作台单轴进给运动位移响应。

7.根据权利要求6所述的一种五轴联动铣削过程的动力学集成建模方法，其特征在于，将各轴位移和速度插补指令输入各自运动控制模型，根据单轴进给运动位移响应计算方法可得到五轴机床刀具和工件的进给运动位移响应模型。

8.根据权利要求1所述的一种五轴联动铣削过程的动力学集成建模方法，其特征在于，刀具和工件在铣削力动态激励作用下的振动位移响应模型表征参数包括刀具和工件的几何啮合过程表征和刀具和工件的动态物理啮合过程表征。

9.根据权利要求8所述的一种五轴联动铣削过程的动力学集成建模方法，其特征在于，用于刀具和工件的几何啮合过程表征参数包括刀具和工件啮合区瞬时切削层厚度、刀齿切入/切出角和铣削力。

10.一种用于权利要求1所述五轴联动铣削过程动力学集成建模的加工精度预测方法，其特征在于，利用动力学集成模型进行零件加工，获取零件加工表面参数与设计面之间的法向误差，即可完成五轴联动铣削加工精度预测。