[发明专利]一种大型数控机床工艺可靠性的评估方法

摘要

本发明提供了一种大型数控机床工艺可靠性的评估方法，通过结构综合动刚度实验获得大型数控机床的频响函数曲线，采用非线性最小二乘法经曲线拟合辨识出动力学参数，通过切削力实验识别切削力动态模型的加工工艺参数，建立数控机床切削加工过程的非线性动力学模型，进而利用随机抽样法仿真刀具加工运动轨迹并计算失效点数目，求解工艺可靠性概率。本发明能够根据大型数控机床当前的结构特性、加工工艺特性和加工工况准确评估数控机床的工艺可靠性，提高了工艺可靠性评估的准确性和高效性，为解决大型数控机床在线可靠性评估提供了一种新的方法。

主权项

1.一种数控机床工艺可靠性的评估方法，具体包括如下步骤：(1)识别数控机床的动力学参数，包括固有频率ω_n，阻尼比ξ和刚度系数k；(2)根据Taylor经验公式法，建立切削加工的切削力ΔF(t)模型：其中，F₁(t)表示瞬时切削厚度引起的总的瞬时切削力，F₂(t)表示名义切削厚度引起的平均切削力，F₃(t)表示工件材料对刀刃切入的抗力，D和μ为系数，由切削力实验确定，a_p为切削深度，s(t)为瞬时切削厚度，s₀为名义切削厚度，c为切入率系数，N为主轴转速，z为铣刀齿数；(3)建立数控机床切削加工过程的非线性动力学模型：其中，x(t)为切削的刀刃与工件之间在切削表面法线方向上的相对运动轨迹；(4)工艺可靠性概率计算，利用步骤(3)的非线性动力学模型，仿真所述相对运动轨迹x(t)，选取x(t)任一段上的任意N个点，并给定该段加工周期内的加工失效域D_g，计算出失效点数目n_f，即求得所述数控机床在上述工艺条件和加工周期内的工艺可靠度R＝n_f/N，从而失效概率为F_R＝1-n_f/N。