[发明专利]带曲面的薄壁件周铣稳定性预测方法

摘要

本发明公开了一种带曲面的薄壁件周铣稳定性预测方法，用于解决现有薄壁件周铣稳定性预测方法预测精度差的技术问题。技术方案是将有限元方法和结构动力修改方法相结合，模拟工件动力学参数因材料去除的变化，提取工件在不同刀具位置和不同轴向高度的动态位移，并提取出刀具运动到某个刀具位置点处时工件动力学参数沿刀具轴向的变化，最后建立多点刀具工件动力学模型，将工件动力学特性代入并求解稳定性。同时考虑周铣曲面时刀具工件接触域和刀具进给方向对稳定性的影响，可准确地预测带有曲面的薄壁件的周铣过程切削稳定性。本发明同时适用于带有平面和曲面薄壁件的周铣过程，当以大轴向切深和小径向切深周铣薄壁件时，能够准确地预测切削稳定性。

主权项

1.一种带曲面的薄壁件周铣稳定性预测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、将周铣过程中使用的铣刀装夹在机床上，进行模态锤击实验，测量得到刀具沿轴向多个点的频响函数，通过频响函数对刀具‑刀柄‑主轴系统进行实验模态分析，得到刀具的固有频率矩阵ω_T、阻尼比矩阵ζ_T和模态振型矩阵步骤二、对未加工的初始工件进行模态锤击实验，并进行实验模态分析，得到工件的阻尼比矩阵ζW；步骤三、建立未加工的初始工件的有限元模型，得到未加工的初始工件的质量矩阵MW,0和刚度矩阵KW,0，并对有限元模型进行计算模态分析，得到初始工件的固有频率矩阵ωW,0和模态振型矩阵UW,0；步骤四、根据步骤三中的初始工件的固有频率矩阵ωW,0和模态振型矩阵UW,0，利用结构动力修改方法，计算刀具切削到第m刀具位置点处时工件的固有频率矩阵ωW,m和模态振型矩阵UW,m；步骤五、根据刀具的刀具位置点坐标和轴向切深，提取刀具‑工件切削区域的点的动态位移矩阵其中中的元素是U_W,m中的元素的一部分；步骤六、利用步骤一中得到的刀具固有频率矩阵ω_T、阻尼比矩阵ζ_T和模态振型矩阵步骤二中得到的工件的阻尼比矩阵ζ_W，步骤四中得到的加工过程中的工件的固有频率矩阵ω_W,m，步骤五中得到刀具‑工件切削区域的点的动态位移矩阵建立刀具运动到第m刀具位置点时的刀具‑工件动力学方程：其中，Γ_T(t)、和分别为刀具的模态坐标的位移、速度和加速度向量，Γ_W(t)分别为工件的模态坐标的位移、速度和加速度向量，F(t)为作用在刀具‑工件切削区域的铣削力向量；步骤七、用推广的半离散时域方法判断步骤六中的动力学方程的稳定性，并绘制稳定性叶瓣图。