铣刀刀尖频响函数的预测方法
【专利摘要】本发明公开了一种铣刀刀尖频响函数的预测方法，用于解决现有铣刀刀尖频响函数的预测方法实用性差的技术问题。技术方案是通过将铣刀与弹簧夹头和弹簧夹头与刀柄头部之间的连接分别视为离散的连接面，用一次多项式近似连接面的刚度，用欧拉-伯努利梁理论模拟弹簧夹头和铣刀，预测铣刀刀尖频响函数，克服了现有技术不能分别考虑铣刀与弹簧夹头之间的接触面和弹簧夹头与刀柄头部之间的接触面对铣刀刀尖频响函数的影响的不足，实用性强。
【专利说明】铣刀刀尖频响函数的预测方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种频响函数的预测方法，特别是涉及一种铣刀刀尖频响函数的预测方法。
【背景技术】
[0002]铣削加工过程中的颤振会极大地影响零件加工效率和加工质量，加速刀具磨损和刀具破损，因此铣削加工中应尽量避免颤振的发生。通过稳定性叶瓣图选取合适的铣削加工参数是避免铣削颤振的重要途径之一。研究表明，铣刀刀尖的频响函数对铣削稳定性叶瓣图预测准确性有很大的影响，故铣刀刀尖的频响函数的准确获取对铣削稳定性叶瓣图的预测至关重要。铣刀刀尖的频响函数通常可通过力锤冲击实验获得，它随着铣刀-刀柄-主轴组合的变化而变化。但当铣刀伸长量变化或更换铣刀或刀柄时，需要重新进行力锤冲击实验以获得准确的刀尖的频响函数，这将花费大量的时间。为此，研究者提出了计算铣刀刀尖的频响函数的方法。
[0003]文献 I uT.L.Schmitz, G.S.Duncan, Three-component receptance couplingsubstructure analysis for tool point dynamics prediction, Transactions of theASME-Journal of Manufacturing Science and Engineering, 127 (2005) 781-790.，，公开了一种基于子结构分析法的铣刀刀尖频响函数预测方法。
[0004]文献 2 “K.Ahmadi, H.Ahmadian, Modelling machine tool dynamics usinga distributed parameter tool—holder joint interface, International JournalMachine Tools and Manufacture, 47 (2007) 1916-1928.” 公开了一种统刀刀尖频响函数预测方法。该方法将 铣刀与刀柄之间的连接视为离散的连接面，通过欧拉-伯努利梁理论计算了铣刀刀尖频响函数。
[0005]现有的铣刀刀尖频响函数的预测方法的主要缺点是，对于弹簧夹头刀柄，将铣刀和刀柄之间的连接视为一个集中连接点或分布连接面，未分别考虑到铣刀与弹簧夹头和弹簧夹头与刀柄头部之间的相互作用。
【发明内容】
[0006]为了克服现有铣刀刀尖频响函数的预测方法实用性差的不足，本发明提供一种铣刀刀尖频响函数的预测方法。该方法通过将铣刀与弹簧夹头和弹簧夹头与刀柄头部之间的连接分别视为离散的连接面，用一次多项式近似连接面的刚度，用欧拉-伯努利梁理论模拟弹簧夹头和铣刀，预测铣刀刀尖频响函数，克服了现有技术不能分别考虑铣刀与弹簧夹头之间的接触面和弹簧夹头与刀柄头部之间的接触面对铣刀刀尖频响函数的影响的不足，实用性强。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种铣刀刀尖频响函数的预测方法，其特点是采用以下步骤:
[0008]步骤一、将弹簧夹头刀柄112安装在机床主轴111中，组成主轴-弹簧夹头刀柄组件101，测试或计算主轴-弹簧夹头刀柄组件101的原点和跨点频响函数Hij, Hij表示拾振点i相对激振点j位移对力的频响函数，为矩阵形式，以H表示，当i = j时，为原点频响函数，i关j时，为跨点频响函数，i，j = 1，2，...，M，M=3 ；
[0009]步骤二、测试用圆柱棒114通过弹簧夹头113装夹在弹簧夹头刀柄中，与主轴组成主轴-刀柄-圆柱棒组件102，通过力锤冲击实验测试圆柱棒伸出端的原点频响函数//.f1?其中，圆柱棒直径等于圆柱棒夹持部分直径ClpL1为圆柱棒总长，L为圆柱棒夹持部分长度，dc为弹黃夹头小端直径；
[0010]步骤三、设圆柱棒与弹簧夹头的离散连接面115的刚度为K1，弹簧夹头与弹簧夹头刀柄头部的离散连接面116的刚度为K2，则:
[0011 ]
【权利要求】
1.一种铣刀刀尖频响函数的预测方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤一、将弹簧夹头刀柄(112)安装在机床主轴(111)中，组成主轴-弹簧夹头刀柄组件(101)，测试或计算主轴-弹簧夹头刀柄组件(101)的原点和跨点频响函数Hij, Hij表示拾振点i相对激振点j位移对力的频响函数，为矩阵形式，以H表示，当i = j时,为原点频响函数，i关j时，为跨点频响函数，i，j = 1，2，...，M，M=3 ； 步骤二、测试用圆柱棒(114)通过弹簧夹头(113)装夹在弹簧夹头刀柄中，与主轴组成主轴-刀柄-圆柱棒组件(102)，通过力锤冲击实验测试圆柱棒伸出端的原点频响函数Η\κη ?其中，圆柱棒直径等于圆柱棒夹持部分直径dT，L1为圆柱棒总长，L为圆柱棒夹持部分长度，dc为弹簧夹头小端直径； 步骤三、设圆柱棒与弹簧夹头的离散连接面(115)的刚度为K1，弹簧夹头与弹簧夹头刀柄头部的离散连接面(116)的刚度为K2，则:
【文档编号】B23C5/00GK103894884SQ201410107861
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】张卫红, 杨昀, 万敏, 潘文杰, 马颖超 申请人:西北工业大学