基于核偏最小二乘的薄壁件铣削力系数识别方法
【专利摘要】一种薄壁件铣削力系数识别方法，包括步骤有，步骤一，实验平台的构建，主要涉及铣削力测试系统设计和薄壁结构设计两部分。步骤二，解析铣削力系数的建立，将铣刀铣削刃沿轴线方向离散，以轴向微元为研究对象，将铣削刃参与切削的时间段为研究对象来建立解析铣削力系数公式。步骤三，铣削力系数的重构和预测：本发明采用核偏最小二乘在高维空间对铣削用量及其组合变量与解析铣削力系数进行回归分析，确定相应的核函数、核参数以及核主元个数。该方法能可靠、快速实现铣削力系数的识别，并且具有高的预测能力，对特定铣削用量条件下，薄壁件铣削力的计算，铣削变形、铣削工艺优化、铣削稳定域的建立具有重要的意义。
【专利说明】基于核偏最小二乘的薄壁件铣削力系数识别方法
【技术领域】
[0001]本发明属于薄壁件铣削加工领域，具体涉及一种基于核偏最小二乘方法的薄壁件铣削力系数重构研究。
【背景技术】
[0002]随着材料科学和结构工艺学的发展，薄壁结构在航空、航天及汽车等领域得到广泛应用，薄壁结构件除具有重量轻、节约材料、结构紧凑等优点外，也产生刚度相对较低，在加工过程中易发生颤振、变形等不良现象，因此薄壁结构加工是国际上公认的复杂制造工艺难题之一。铣削是薄壁结构加工中常用的切削方式之一，铣削力作为铣削加工中一个非常重要的物理量，其大小对薄壁结构铣削过程稳定性、工件加工精度、加工质量以及加工变形等具有直接影响。因此，铣削力的精确预测对薄壁结构铣削稳定性、加工变形控制、工艺参数优化等具有重要的意义。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于对薄壁件铣削力系数进行重构，在高维空间建立铣削用量及铣削用量组合量与解析铣削力系数的关系；通过铣削力测试系统对铣削力进行采集，根据本发明方法即可对铣削力系数进行识别。
[0004]本发明给出的技术方案为：
[0005]一种薄壁件铣削力系数识别方法，其特征在于，包括步骤有，
[0006]步骤一，实验平台的构建。
[0007]主要涉及铣削力测试系统设计和薄壁结构设计两部分，其中铣削力测试系统主要由两刃螺旋平底立铣刀I、薄壁工件2、Kistler三向铣削力测力仪3、高阻抗数据传输线4、 电荷放大器5、数据采集卡6和计算机7组成，所述计算机7为对信号进行存储、预处理与数据分析。铣刀I对薄壁工件2进行侧面立式铣削，Kistler测力仪3将刀具与工件间的作用力转变成电荷信号，信号经高阻抗数据传输线4送达电荷放大器5，电荷放大器5将电荷信号转换为电压信号，数据采集卡6对电压信号进行采集，并将数据保存到计算机7中。所述Kistler测力仪3为通过压电效应将铣削时产生的铣削力转换为电荷信号。所述高阻抗数据传输线4为将电荷信号进行传输，测力仪3获得的电荷量较小，且容易泄露，高阻抗数据传输线能将小电荷量电荷进行安全传输。所述电荷放大器5为对电荷进行放大并转换成电压信号，测力仪输出的电荷信号较微弱，为便于采集，需要电荷放大器5对电荷进行放大并转换为电压信号。所述数据采集卡6为将放大的电信号进行采集量化。所述计算机包括存储模块和数据分析模块。数据采集卡6采集的信号分别通过计算机的数据分析模块对信号进行处理和分析，从而输出铣削力系数的重构和预测结果。薄壁工件2主要有定位孔9、 安装底座10以及悬臂结构11构成。所述定位孔9为将工件定位在Kistler测力仪3上表面，确定薄壁件的正确位置。所述定安装底座10为将工件固定在工作台上，并对其进行夹紧。所述薄壁悬臂结构11为铣削加工部位，铣削此部位获得铣削力。[0008]步骤二，解析铣削力系数的建立。
[0009]将铣刀铣削刃沿轴线方向离散，以轴向微元为研究对象，将铣削刃参与切削的时间段为研究对象来建立解析铣削力系数公式，为Kt和Kr ：
[0010]
【权利要求】
1.一种薄壁件铣削力系数识别方法，其特征在于，包括步骤有， 步骤一，实验平台的构建 主要涉及铣削力测试系统设计和薄壁结构设计两部分，其中铣削力测试系统主要由两刃螺旋平底立铣刀I、薄壁工件2、Kistler三向铣削力测力仪3、高阻抗数据传输线4、电荷放大器5、数据采集卡6和计算机7组成，所述计算机7为对信号进行存储、预处理与数据分析； 铣刀I对薄壁工件2进行侧面立式铣削，Kistler测力仪3将刀具与工件间的作用力转变成电荷信号，信号经高阻抗数据传输线4送达电荷放大器5，电荷放大器5将电荷信号转换为电压信号，数据采集卡6对电压信号进行采集，并将数据保存到计算机7中； 所述Kistler测力仪3为通过压电效应将铣削时产生的铣削力转换为电荷信号； 所述高阻抗数据传输线4为将电荷信号进行传输，测力仪3获得的电荷量较小，且容易泄露，高阻抗数据传输线能将小电荷量电荷进行安全传输； 所述电荷放大器5为对电荷进行放大并转换成电压信号，测力仪输出的电荷信号较微弱，为便于采集，需要电荷放大器5对电荷进行放大并转换为电压信号； 所述数据采集卡6为将放大的电信号进行采集量化； 所述计算机包括存储模块和数据分析模块； 数据采集卡6采集的信号分别通过计算机的数据分析模块对信号进行处理和分析，从而输出铣削力系数的重构和预测结果； 薄壁工件2主要有定位孔9、安装底座10以及悬臂结构11构成；所述定位孔9为将工件定位在Kistler测力仪3上表面，确定薄壁件的正确位置；所述定安装底座10为将工件固定在工作台上，并对其进行夹紧；所述薄壁悬臂结构11为铣削加工部位，铣削此部位获得铣削力； 步骤二，解析铣削力系数的建立 将铣刀铣削刃沿轴线方向离散，以轴向微元为研究对象，将铣削刃参与切削的时间段为研究对象来建立解析铣削力系数公式，为Kt和Kr ：
【文档编号】G01L5/00GK103487189SQ201310422594
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】张为民, 董新峰, 李鹏忠 申请人:同济大学