第1期 2017年1月
组合机床与自动化加工技术
ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechnique
文章编号：10012265(2017)01011904
D0I:10.13462/j. cnki. mmtamt.2017.01.033
No.1 Jan.2017
基于RCSA的多轴加工系统动态特性评估与分析
李鑫唐小卫吴鹏飞闫蓉，李志栋2，陈亮
（1.华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心，武汉430074；2.中航飞机股份有限公司长沙起落架分公司，长沙410200）
摘要：为了对多轴加工系统在主轴不同位姿时的动态特性进行定量评价和分析，基于子结构响应耦合法（RCSA)建立了机床刀具端动态特性的预测模型，采用锤击实验和有限元相结合的方法来获取主轴不同位姿时的频响函数。并从频响函数中提取动态特性评价指标。利用该方法对 WHLG120x35车铣复合加工中心的综合动态特性进行了评估与分析，指出了其加工的薄弱环节，并通过加工稳定性lobe图进行了验证。
关键词：多轴加工；动态特性；响应耦合；动刚度
中图分类号：TH162;TG506
文献标识码：A
The Evaluation and Analysis of theMultiaxis Machining System
Dynamic Performance Based on the RCSA
LI xin',TANG Xiao-wei', WU Peng-fei', YAN Rong',LI Zhi-dong, CHEN Liang
(1. National Numerical Control System Engineering Research Center, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China ;2. AVIC Landing Gear Changsha Division, Changsha 410200,China)
Abstract: To quantitatively evaluate the dynamic performance of the whole machine tool at the tool tip in different machining position, the prediction model for predicting the dynamic performance of machine tool at the tool tip is established based on receptance coupling substructure analysis (RCSA) method,experimental and finite element methods are combined to acquire the machining systems general frequency response func-tion(FRF) ,and the dynamic performance evaluation index is extracted from the FRF. Based on this meth od,a practical evaluation and analysis of the machining system dynamic performance is performed in the turn-milling machining center WHLG120x35 , the result reveal the weak link of the machining process, and the process stability diagram verify the result.
Key words: multi-axis machining;dynamic performance; receptance coupling; dynamic stiffness
0引言
为了获取机床力尖点的动态特性，传统的方法是通过锤击实验来获取其频响函数。一旦刀柄、刀具组合发生改变，需要重复实验来重新获得刀尖点的动态特性，该方法既繁琐也不经济。许多学者研究了响应耦合方法来预测刀尖点频响函数，以达到减少实验次数，提高测试效率的目的。
Schmitz和Movahhedy[1-2]等采用二元模型，将加工系统划分为两个子系统（刀具和机床），来预测刀尖点频响函数。为了预测刀柄发生变化时的刀尖点频响函数,Park和Schmitz等[34]将二元响应耦合模型发展为三元响应耦合模型。蔡飞飞等[5]在其基础上，采用若干个弹簧来模拟柔性结合部，并将遗传算法[6]引入柔性结合部参数的辨识中，提高了预测精度。Tang汀等提出了一种简化的柔性结合部参数辨识方法，提高了
收稿日期：2016-01-19修回日期：2016-03-04
*基金项目：潮北省重大科技创新计划项目（2013AAA008）
预测的效率，更适用于工程应用。
为分析刀具位发生变化对机床刀具端的综合动态特性产生的影响，刘海涛等[8]提出了采用广义模态函数和广义刚度场函数来评估不同工作位置的机床动态特性。关锡友等[9]总结了一些表征主轴系统动态特性的参数，但是只作了理论的阐述
本文考虑了机床刀具端位姿变化对刀尖点频响函数的影响，使用三元响应耦合模型预测刀尖点频响函数，从频响函数中提取综合动态特性评价指标，对不同刀具位姿时的机床动态特性做出定量的评价，并在 WHLG120x35车铣复合加工中心进行了加工系统动态特性分析和稳定性分析，二者分析结果吻合，表明该方法可以有效避开加工系统的薄弱环节，对优选加工参数，提高加工效率有较好的指导意义。
作者简分芳数播2一)，男，河南新乡人，华中科技大学硕士研究生，研究方向为车铣复合机床结构设计、超高强度钢车铣复合工艺设计，（E一
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