一种基于指令序列的数控车削加工过程振动抑制方法

摘要

本发明公开了一种基于指令序列分析的数控车削加工过程振动抑制方法，步骤为：①通过模态实验，识别出数控机床的动力学参数；②通过切削力实验，识别切削过程的静态切削力系数；③根据①得到的动力学参数及②得到的切削力系数，制作加工过程的稳定性曲线；④将稳定性曲线存于数控系统后，便可开始加工并不断将当前工艺参数与稳定性曲线比照，对当前数控加工程序进行优化，从而实现对加工过程振动的抑制。本发明突破了传统方式先通过稳定性曲线确定工艺参数再编制数控加工程序的模式，可以直接事先编制程序，再通过数控系统实时优化程序，从而大大提高了编程效率，也使得数控加工程序的编制变得更加简易。

主权项

1.一种基于指令序列的数控车削加工过程振动抑制方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：第1步识别机床动力学参数，包括固有频率ω_n，阻尼比ζ和刚度系数k；第2步通过切削力实验，得到静态切削力系数k_s切削力F模型如式(I)所示：F＝k_sbh    式(I)其中，h为切削厚度，b为切削宽度，k_s为静态切削力系数，在变化切削厚度h和切削宽度b条件下，进行切削力实验，得到一系列数据值(h，b，F)，经线性最小二乘法辨识得到静态切削力系数k_s；第3步获取机床加工稳定性极限，制作机床加工稳定性极限曲线加工稳定性极限是指颤振发生的临界条件下的一组(n，b_lim)的值，n表示转速，b_lim表示在该转速下的极限切削宽度；利用式(II)和式(III)获得机床加工稳定性极限：$n=\frac{60w}{2\mathrm{j\pi }+{\sin }^{-1}\frac{2\mathrm{\xi \lambda }}{\sqrt{{\left(2\mathrm{\xi \lambda }\right)}^2+{(1-{\lambda }^2)}^2}}-{\tan }^{-1}\left(\frac{2\mathrm{\xi \lambda }}{1-{\lambda }^2}\right)}$式(II)$b_{\lim }=-\frac{2\mathrm{\xi \lambda k}}{k_s\sin ({\sin }^{-1}\frac{2\mathrm{\xi \lambda }}{\sqrt{{\left(2\mathrm{\xi \lambda }\right)}^2+{(1-{\lambda }^2)}^2}}-{\tan }^{-1}\left(\frac{2\mathrm{\xi \lambda }}{1-{\lambda }^2}\right))}$式(III)其中，ω为比ω_n值稍大的频率值，j是一个整数，且大于或等于0；第4步将稳定性极限曲线保存到数控系统，在数控系统加工的过程中，根据指令序列信息得到由当前主轴转速值及切削宽度值组成的关键参数组(n，b)，将关键参数组与稳定极限曲线对比，并对数控加工程序进行优化。