[发明专利]基于主轴系统非对称刚度调控的铣削颤振控制方法

摘要

本发明公开了一种基于主轴系统非对称刚度调控的铣削颤振控制方法，该方法包括步骤：1)基于切削方向建立直角坐标系；2)实验法辨识指定材料工件的切削力系数；3)建立非对称刚度主轴‑铣削系统动力学模型；4)求取系统特征方程，计算非对称刚度不同调节程度下的顺、逆铣稳定性叶瓣图；5)根据顺、逆铣和目标切削参数选取合适的非对称刚度组合；6)利用压电作动器实现非对称刚度的物理调控。本发明针对顺、逆铣两种不同的切削方式，切削前或者在线非对称调控主轴X、Y方向的刚度，能够有效提升系统铣削稳定性，抑制颤振，提高加工精度和效率。同时，该方法容易施行，利于工业实际应用。

主权项

1.基于主轴系统非对称刚度调控的铣削颤振控制方法，其特征在于，包括下述步骤：1)以铣刀刀尖为坐标原点，以铣削进给方向为X轴，以垂直于进给方向和铣刀轴线方向为Y轴建立直角坐标系；利用力锤激励实验分别测量刀尖X、Y方向的频响函数，并辨识模态质量、刚度和阻尼几个参数；2)利用指定的工件和刀具进行铣削实验，通过测得的铣削力辨识出切向切削力系数K_t和径向切削力系数K_r；3)根据步骤1)中辨识得到的主轴系统模态参数和步骤2)中辨识的切削力系数，建立非对称刚度主轴‑铣削系统动力学模型；4)根据步骤3)中建立的动力学模型，计算其特征方程，并针对顺铣、逆铣两种不同的铣削方式，利用奈奎斯特稳定性判据绘制非对称刚度不同调节程度下的铣削稳定性叶瓣图，分析铣削稳定性；5)利用步骤4)中稳定性分析结果，根据不同的加工工况，顺铣切削时，对主轴Y方向刚度选取合适的放大倍数；逆铣切削时，对主轴X方向刚度选取合适的放大倍数，实现主轴X、Y方向非对称刚度调控，进而实现铣削稳定性提升和目标工况的颤振控制。