[发明专利]立式加工中心的相对柔度测试方法

摘要

本发明提供了一种立式加工中心的相对柔度测试方法，通过激振器将激振力Fx沿x轴方向作用在刀具的刀尖上，然后通过激光位移传感器检测到Δx和Δy，通过激振器将激振力Fy沿y轴方向作用在刀具的刀尖上，然后通过激光位移传感器检测到Δx和Δy，这种立式加工中心的相对柔度测试方法将工作台和刀具系统整体考虑，直接获取相对激振力和相对位移，不会出现因机床刀尖频响函数与工作台频响函数叠加而带来的相位误差问题，可以得到精度更高的机床相对动柔度。

主权项

一种立式加工中心的相对柔度测试方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立立铣切削系统的动力学模型：Mq··(t)+Cq·(t)+Kq(t)=F(t)]]>其中，M，C，K分别为所述立铣切削系统的质量、阻尼和刚度的四阶矩阵，F(t)为切削力，q(t)为所述立铣切削系统的动态位移；S2、对所述动力学模型进行拉普拉斯变换得到：(s2[M]+s[C]+[K])‑1Q(s)＝F(s)其中，Q(s)和F(s)分别为频域中的动态位移和切削力向量；继而可得传递函数矩阵如下所示：H(s)＝Q(s)/F(s)＝(s2[M]+s[C]+[K])‑1S3、设所述立铣切削系统为线性时变系统，令s＝jω，可得频响函数矩阵如下所示：G(jω)＝Q(jω)/F(jω)＝([K]‑ω2[M]+jω[C])‑1其中：Q(jω)＝(xw(jω) xt(jω) yw(jω) yt(jω))‑1F(jω)＝(Fwx(jω) Ftx(jω) Fwy(jω) Fty(jω))‑1其中，xt和xw分别为刀具和工件在x轴方向上的位移，yt和yw分别为刀具和工件系统在y轴方向上的位移；Ftx和Fwx分别为作用在刀具和工件上的切削力在x轴方向上的分量，Fty和Fwy分别为作用在刀具和工件上的切削力在y轴方向上的分量；S4、由于Fwx＝‑Ftx＝Fx，Fwy＝‑Fty＝Fy，因此得到刀具和工件之间的相对位移如下所示：ΔxΔy=xw-xtyw-yt=Gxx(jω)Gxy(jω)Gyx(jω)Gyy(jω)FxFy]]>其中，Δx和Δy分别为在x轴和y轴方向上刀具与工件系统之间的相对位移；Gxx(jω)和Gyy(jω)分别为刀具与工件之间的直接相对动柔度；Gxy(jω)和Gyx(jω)分别为刀具与工件之间的交叉相对动柔度；S5、在所述立式加工中心的工作台上设置激光位移传感器和激振器；通过激振器将所述激振力Fx沿x轴方向作用在刀具的刀尖上，然后通过激光位移传感器检测到所述Δx和Δy，将Δx、Δy和Fx代入以下公式：ΔxΔy=Gxx(jω)Gyx(jω)[Fx]]]>对上式进行傅里叶变换得到Gxx(jω)和Gyx(jω)；通过激振器将所述激振力Fy沿y轴方向作用在刀具的刀尖上，然后通过激光位移传感器检测到所述Δx和Δy，将Δx、Δy和Fy代入以下公式：ΔxΔy=Gxy(jω)Gyy(jω)[Fy]]]>对上式进行傅里叶变换得到Gxy(jω)和Gyy(jω)。