[发明专利]一种五轴机床的刚度场半解析构建方法

摘要

本发明公开了一种五轴机床的刚度场半解析构建方法，首先将整个机床加工系统分为刀具子系统和运动轴‑主轴‑刀柄子系统两部分，将将其分别等效为变长度梁和变截面悬臂梁，通过静刚度检测实验得到机床加工系统末端的三维综合静柔度S_L1；对静刚度检测实验中所用刀具子系统t'进行理论计算得到该刀具子系统t'的末端三维静柔度S_t'，将刀具子系统从机床加工系统中分离出，得到刀柄‑主轴‑运动轴子系统的三维静柔度S_A，将S_t'和S_A叠加即可得到，实际加工中机床加工系统末端三维静柔度，然后取其逆即可实际加工中机床加工系统末端三维静刚度。本发明计算结果准确，无需每次都进行静刚度测量实验，使得其计算兼具准确性和方便性。

主权项

1.一种五轴机床的刚度场半解析构建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、建立主轴竖直型五轴机床静刚度等效模型，将整个机床加工系统分为刀具子系统和运动轴‑主轴‑刀柄子系统两部分，所述运动轴‑主轴‑刀柄子系统在静刚度的角度上等效为变长度梁，变长度等效梁为一个圆形的等截面悬臂梁，等截面悬臂梁的固定端安装在机床的基座上，等截面悬臂梁的末端是刀柄和刀具夹持部分的最低点；将刀具子系统等效为由刀杆悬伸部分和刀齿部分组成的变截面悬臂梁，变截面悬臂梁由两段不同直径的圆形截面梁组成，变截面悬臂梁的固定端与等截面悬臂梁的末端相连，变截面悬臂梁的末端点为刀具的刀位点，变截面悬臂梁的两段不同截面部分的分割点代表了刀具的刀杆段部分与刀齿段部分的分界点；步骤2、通过静刚度检测实验得到机床加工系统末端的三维综合静柔度SL1；步骤2.1、对静刚度检测实验中所用刀具子系统t'根据其参数进行理论计算，得到该子刀具子系统t'的末端三维静柔度St'，运动轴‑主轴‑刀柄子系统与刀具子系统t'的交界处点A'处的角度偏离量θA'，该角度偏离量对机床加工系统末端C点的柔度为SθA'，将刀具子系统从机床加工系统中分离出，得到刀柄‑主轴‑运动轴子系统的三维静柔度SA为：SA＝SL1‑St'‑SθA'             公式一；步骤2.2、对实际加工中所用刀具子系统t根据其参数进行理论计算，得到实际加工中所用刀具子系统t的末端三维静柔度St；步骤2.3、运动轴‑主轴‑刀柄子系统与刀具子系统t的交界处点A处的角度偏离量θA，该角度偏离量对机床加工系统末端C点的柔度为SθA；步骤2.4、实际加工中机床加工系统末端三维静柔度为：SL＝SA+St+SθA               公式二；故主轴竖直型加工系统综合静刚度为：KL＝(SL)‑1＝(SA+St+SθA)‑1            公式三。