[发明专利]一种频响特性快速获取的铣刀等效模型建立方法

摘要

一种频响特性快速获取的铣刀等效模型建立方法。首先用实验方法测出整体铣刀在自由状态下的固有频率值。然后将整体铣刀从结构上分成两部分(刀杆和刀齿)，并分别采用两个均匀直径梁来等效，最后利用子结构法将两部分刚性耦合起来得到整体铣刀的频响特性。刀杆等效梁的直径、长度与实际刀杆的直径、长度对应相等；刀齿等效梁的长度和实际刀齿的长度相等，而等效直径则是以刀齿部分的第一阶固有频率为目标值，通过反复迭代计算得到，等效模型的固有频率和实际测试的固有频率偏差控制在0.1％。

主权项

一种频响特性快速获取的铣刀等效模型建立方法，其特征在于：1)首先将整体铣刀悬空挂起，采用锤击法对整体铣刀进行振动测试，获取铣刀的位移‑力响应曲线，再根据整体铣刀结构，将其分成刀杆和刀齿两部分，分别测量出刀杆的直径ds和原始长度ls，以及刀齿的长度lf；2)把刀杆看成均匀直径梁，采用Timoshenko梁模型计算出刀杆部分的响应，利用反子结构法在整体铣刀响应曲线的基础上剔除刀杆部分的响应，即可得到刀齿部分的响应，并由此确定刀齿的第一阶固有频率ff0。同样将刀齿等效为均匀直径梁，并给定等效后刀齿的等效直径初始值df1，利用Timoshenko梁模型计算出等效后刀齿的响应曲线，根据响应曲线确定出等效后刀齿的第一阶固有频率ff1，比较等效前刀齿的第一阶固有频率ff0和等效后刀齿的第一阶固有频率ff1，如其偏差的绝对值小于根据所要求的精度设置的给定值ε，则满足条件，输出等效直径值df1；如偏差绝对值大于给定值ε，则不满足条件，根据等效前刀齿的第一阶固有频率ff0和等效后刀齿的第一阶固有频率ff1的大小关系，以Δd量改变初始值df1，依据公式(1)确定df2的值，再重新计算等效刀齿的响应，直到偏差的绝对值小于根据所要求的精度设置的给定值ε。确定出刀齿的等效直径dfeq以后，再根据实际加工过程中未被夹持刀杆的长度，采用子结构方法耦合出铣刀的响应， d f 2 = d f 1 + Δd ( f 1 > f 0 ) d f 1 - Δd ( f 1 < f 0 ) - - - ( 1 ) .