[发明专利]基于二维颤振稳定极限图确定工程用稳定加工工艺参数图的方法

摘要

基于二维颤振稳定极限图确定工程用稳定加工工艺参数图的方法，解决在极限图选取工件加工点的模态振型为主要参数，以加权隶属度和曲线光滑度为优化约束条件，给出高速切削薄壁件的工程化应用曲线及函数表达方程，采用的方法是，极限图中主轴转速的应用区间内稳定加工工艺参数曲线中，主轴转速对应的切削深度按隶属度数值的倍数进行消除工艺系统第一及第二阶模态频率颤振和加工系统第一及第二阶模态颤振耦合的切削深度数值修正处理，修正后的稳定加工工艺参数曲线二次修正，建立起来的工程化曲线，进行具体函数式的拟合提取，明确的稳定加工力学表达方程式及工程用稳定加工工艺参数图。有益效果是，可高效无颤振铣削参数的选取，缩短产品试制周期，提高高速铣削系统的整体加工效率。

主权项

基于二维颤振稳定极限图确定工程用稳定加工工艺参数图的方法，该方法基于铣削加工系统中二维颤振稳定力学表达方程式及极限图，在加工设备主轴转速为5000‑15000rpm的应用区间内，对不同范围的主轴转速的切削深度依据隶属度值对极限图进行修正及曲线光滑处理获得工程用稳定加工力学表达方程式及工艺参数图，其特征在于：该方法由以下步骤实现：步骤1.基于同类被加工易发生颤振的工件及夹具组成的工艺系统和刀具主轴组成的加工系统，依据切削实验获得的工艺系统的模态参数、加工系统的模态参数、加工点振型、切削力系数和主轴转动角频率建立铣削加工系统中二维颤振稳定的力学表达方程式及切削深度和主轴转速为纵横坐标的二维颤振稳定极限图；步骤2.对步骤⑴二维颤振稳定极限图中主轴转速为5000‑15000rpm的应用区间内稳定加工工艺参数曲线中，主轴转速对应的切削深度按隶属度数值的倍数进行消除工艺系统第一及第二阶模态频率颤振和加工系统第一及第二阶模态颤振耦合的切削深度数值修正处理，具体切削深度数值修正处理步骤如下；①.选取步骤⑴二维颤振稳定极限图中稳定加工工艺参数曲线第一阶最大切削深度b₁对应的主轴转速Ω₁，以横坐标主轴转速Ω₁为起点，进行等数额增加主轴转速的一组切削试验，测得的主轴转速Ω₁时无振动实际切削深度数值b₁^、，按下列公式确定主轴转速Ω₁的隶属度数值；b₁^、/b₁＝A₁ 公式中A₁为主轴转速Ω₁的隶属度数值当切削试验点的隶属度数值满足以下公式时，将主轴转速Ω₂定义为切削深度数值修正界点；A₂－A₁≧0.2 公式中A₂为主轴转速Ω₂的隶属度数值主轴转速Ω₁原点，Ω₁‑Ω₂为距离在横坐标反方向设置对称界点Ω₃，取Ω₁‑Ω₂之间切削试验点获得隶属度数平均值为Ω₂‑Ω₃区间的稳定加工工艺参数曲线隶属度数值进行切削深度数值修正；②.以横坐标主轴转速Ω₂为起点，进行等数额增加主轴转速的一组切削试验点，测得的主轴转速Ω₄时无振动实际切削深度数值b₄^、，当切削试验点Ω₄的隶属度数值满足以下公式时，将主轴转速Ω₄定义为切削深度数值修正界点；A₄－A₂≧0.1 公式中A₄为主轴转速Ω₄的隶属度数值主轴转速Ω₁原点，Ω₁‑Ω₄为距离在横坐标反方向设置对称界点Ω₅，取Ω₂‑Ω₄之间切削试验点获得隶属度数平均值为Ω₂‑Ω₄和Ω₃‑Ω₅区间的稳定加工工艺参数曲线隶属度数值进行切削深度数值修正；③.选取步骤⑴二维颤振稳定极限图中稳定加工工艺参数曲线第二阶最大切削深度b₆对应的主轴转速Ω₆，，按步骤①、②获得界点Ω₇、Ω₈、Ω₉、Ω₁₀，对Ω₇‑Ω₈、Ω₇‑Ω₉和Ω₈‑Ω₁₀区间的稳定加工工艺参数曲线隶属度数值进行切削深度数值修正；步骤3.在二维颤振稳定极限图中主轴转速为5000‑15000rpm的应用区间内步骤2未进行隶属度数值进行切削深度数值修正区间的稳定加工工艺参数曲线，进行等数额增加主轴转速的一组切削试验，得该区间隶属度数平均值，为该区间稳定加工工艺参数曲线隶属度数值进行切削深度数值修正；步骤4.对步骤2和步骤3进行切削深度数值修正后的稳定加工工艺参数曲线进行平滑曲线连接，构成修正后的稳定加工工艺参数曲线；步骤5.对步骤4获得的修正后的稳定加工工艺参数曲线二次修正；修正后的稳定加工工艺参数曲线的各参数的导数值不大于原稳定加工工艺参数曲线函数的导数值；修正后的稳定加工工艺参数曲线，原稳定加工工艺参数曲线函数的导数值大于零时，修正后的稳定加工工艺参数曲线各参数的的曲率半径小于原稳定加工工艺参数曲线的的曲率半径，原稳定加工工艺参数曲线函数的导数值小于零时，修正后的稳定加工工艺参数曲线各参数的的曲率半径大于原稳定加工工艺参数曲线的的曲率半径；步骤6.经步骤5二次修正的稳定加工工艺参数曲线得同类铣削加工系统工程用稳定加工工艺参数图；步骤7.依照步骤6将建立起来的工程化曲线，导入matlab‑cftools工具箱进行具体函数式的拟合提取，得具体的函数关系明确的稳定加工力学表达方程式及工程用稳定加工工艺参数图。