銑削刀柄與主軸組件的多點頻響函數的預測方法
【專利摘要】本發明公開了一種銑削刀柄與主軸組件的多點頻響函數的預測方法，用于解決現有刀柄與主軸組件的多點頻響函數獲取的方法復雜的技術問題。技術方案是首先通過測試一個標準刀柄在等距拾振點處的頻響函數，計算出刀柄底座與主軸組件的頻響函數；然后計算實際使用的刀柄的伸出部分上各拾振點和伸出部分與刀柄底座連接點處的頻響函數；最后將以上的兩組頻響函數用響應耦合子結構分析法剛性耦合，生成刀柄與主軸組件在不同拾振點對應于不同激振點下的頻響函數。該方法與【背景技術】相比較，只需要做一次力錘沖擊實驗以獲取刀柄底座與主軸組件的頻響函數Gdd，之后通過預測的方法獲取刀柄與主軸組件多點頻響函數，減少了力錘沖擊實驗次數。
【專利說明】銑削刀柄與主軸組件的多點頻響函數的預測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種多點頻響函數的預測方法，特別是涉及一種銑削刀柄與主軸組件的多點頻響函數的預測方法。
【背景技術】
[0002]準確預測銑削過程穩定性是提高銑削加工過程加工效率和加工質量，減小刀具磨損和刀具破損的重要途徑之一。研究表明，刀具刀尖點的頻響函數對銑削穩定性有很大的影響，因此研究人員在刀具刀尖點的頻響函數的預測方面開展了大量研究工作。而刀柄與主軸組件的頻響函數的獲取是刀具刀尖點的頻響函數預測的關鍵技術之一，刀柄與主軸組件的多點頻響函數獲取的便捷性直接影響到刀具刀尖點的頻響函數預測的便捷性。
[0003]文獻 I “K.Ahmadi, H.Ahmadian, Modelling machine tool dynamics usinga distributed parameter tool—holder joint interface, International JournalMachine Tools and Manufacture, 47 (2007) 1916-1928.” 公開了一種刀柄與主軸組件的多點頻響函數獲取的方法——力錘沖擊實驗。將加速度傳感器粘結在待測刀柄的拾振點處，在不同的激振點通過力錘沖擊刀柄，再對采集到的振動加速度信號和力信號進行處理，最終生成刀柄與主軸組件在不同拾振點對應于不同激振點的頻響函數。
[0004]現有的刀柄與主軸組件的多點頻響函數獲取的方法的主要缺點是，當更換具有不同幾何參數的刀柄后，刀柄與主軸組件的多點頻響函數會發生改變，需要重新執行力錘沖擊實驗，增加了實驗次數，影響刀具刀尖點的頻響函數預測的便捷性。
【發明內容】
[0005]為了克服現有刀柄與主軸組件的多點頻響函數獲取的方法復雜的不足，本發明提供一種銑削刀柄與主軸組件的多點頻響函數的預測方法。該方法首先通過測試一個標準刀柄在等距拾振點處的頻響函數，計算出刀柄底座與主軸組件的頻響函數；然后計算實際使用的刀柄的伸出部分上各拾振點和伸出部分與刀柄底座連接點處的頻響函數；最后將以上的兩組頻響函數用響應耦合子結構分析法剛性耦合，生成刀柄與主軸組件在不同拾振點對應于不同激振點下的頻響函數。該方法只需獲取一次刀柄底座與主軸組件的頻響函數，當刀柄幾何參數改變后，可直接用已獲取的刀柄底座與主軸組件的頻響函數計算刀柄與主軸組件的多點頻響函數，可適用于彈簧夾頭刀柄、面銑刀刀柄和熱縮刀柄等多種刀柄的多點頻響函數的預測，可集成于刀具刀尖點的頻響函數預測方法中，最終用于銑削穩定性預測，方法簡單。
[0006]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種銑削刀柄與主軸組件的多點頻響函數的預測方法，其特點是采用以下步驟:
[0007]步驟一、將測試用標準刀柄112安裝在主軸111中組成標準刀柄與主軸組件101，分別在三個等距拾振點a，b，c處粘貼加速度傳感器113，在標準刀柄112端部用力錘114激勵標準刀柄與主軸組件101，得到三個拾振點的加速度-力頻響函數；[0008]步驟二、對測量的三個拾振點的加速度-力頻響函數依次進行頻域二次積分和Savitzky-Golay濾波處理,分別得到拾振點a, b, c相對激振點a的位移-力頻響函數，分別用Haa，Hba, Hca表示，下標中的第一項表示響應的坐標，第二項表示激勵的坐標；
[0009]步驟三、通過有限差分法計算拾振點a相對激振點a的位移-彎矩頻響函數Laa，轉角-力頻響函數Naa,轉角-彎矩頻響函數Paa，并同Haa組成拾振點a相對激振點a的頻響函數Gaa，用下式表示
【權利要求】
1.一種銑削刀柄與主軸組件的多點頻響函數的預測方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一、將測試用標準刀柄(112)安裝在主軸(111)中組成標準刀柄與主軸組件(101)，分別在三個等距拾振點a，b，c處粘貼加速度傳感器(113)，在標準刀柄(112)端部用力錘(114)激勵標準刀柄與主軸組件(101)，得到三個拾振點的加速度-力頻響函數；步驟二、對測量的三個拾振點的加速度-力頻響函數依次進行頻域二次積分和Savitzky-Golay濾波處理,分別得到拾振點a, b, c相對激振點a的位移-力頻響函數,分別用Haa，Hba, Hca表示，下標中的第一項表示響應的坐標，第二項表示激勵的坐標； 步驟三、通過有限差分法計算拾振點a相對激振點a的位移-彎矩頻響函數Laa，轉角-力頻響函數Naa，轉角-彎矩頻響函數Paa,并同Haa組成拾振點a相對激振點a的頻響函數Gaa，用下式表示
【文檔編號】G01M7/02GK103852229SQ201410106048
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月21日 優先權日:2014年3月21日
【發明者】張衛紅, 楊昀, 萬敏, 潘文杰, 馬穎超 申請人:西北工業大學