一种机器人铣削颤振预测与主模态分析方法技术

本发明专利技术属于机器人铣削加工相关技术领域，其公开了一种机器人铣削颤振预测与主模态分析方法，所述方法包括以下步骤：(1)构建考虑再生颤振效应的动态切削力模型，并将动态切削力模型与考虑模态耦合效应的机器人动力学模型相结合，以进行模态空间质量归一化转换而得到最终的动力学模型；(2)依据所述动力学模型分析机器人不同模态下的动态切厚随转速的变化，继而确定模态影响因子，并采用所述模态影响因子来判断某一工况下机器人铣削颤振稳定性的主导模态，以为机器人铣削稳定性预测提供模态选择依据；其中，所述模态影响因子为前后两次刀刃波纹相位差。本发明专利技术节省了运算资料，提高了稳定性预测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人铣削颤振预测与主模态分析方法
本专利技术属于机器人铣削加工相关
，更具体地，涉及一种机器人铣削颤振预测与主模态分析方法。
技术介绍
由于机器人本体结构的相对弱刚性，机器人铣削加工系统稳定性分析需要同时考虑低频机器人模态与高频刀具模态对整个系统的影响。因此，对机器人铣削加工稳定性的预测，需要建立多阶模态稳定性模型，但多模态稳定性模型同样具有计算量过大，运算时间过长的缺点，且无法明确机器人铣削系统中不同阶模态对颤振发生的影响程度。如何利用机器人多阶模态的特性，以及各模态对引发颤振的动态切厚的作用随转速的变化规律，进行颤振主影响模态分析，提出快速判断主影响模态的模态影响因子，是简化机器人铣削稳定性预测方法，明确机器人颤振模态，便于颤振抑制目标选取的重要手段。对于机器人铣削加工中的颤振机理，已有学者基于机器人位姿依赖性、交叉频响性以及多阶模态性进一步修正或者明确了机器人在铣削稳定性预测模型，提高了机器人铣削稳定性预测的准确性。2012年，华中科技大学张小明等在Int.J.Mach.ToolsManuf.上发表文章Millings本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人铣削颤振预测与主模态分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n(1)首先对考虑模态耦合效应的机器人频响函数进行导纳阻抗转换处理，以得到切削力与各模态参数的关系；接着构建考虑再生颤振效应的动态切削力模型，并将动态切削力模型与机器人的动力学模型相结合，以进行模态空间质量归一化转换，由此得到最终的动力学模型；/n(2)依据所述动力学模型分析机器人不同类型模态下的动态切厚随转速的变化，并分析不同转速下各类型模态对动态切厚的贡献大小，继而确定模态影响因子，并采用所述模态影响因子来判断某一工况下机器人铣削颤振稳定性的主导模态，以为机器人铣削稳定性预测提供模态选择依据；其中，所述模态影响因...

【技术特征摘要】
1.一种机器人铣削颤振预测与主模态分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)首先对考虑模态耦合效应的机器人频响函数进行导纳阻抗转换处理，以得到切削力与各模态参数的关系；接着构建考虑再生颤振效应的动态切削力模型，并将动态切削力模型与机器人的动力学模型相结合，以进行模态空间质量归一化转换，由此得到最终的动力学模型；
(2)依据所述动力学模型分析机器人不同类型模态下的动态切厚随转速的变化，并分析不同转速下各类型模态对动态切厚的贡献大小，继而确定模态影响因子，并采用所述模态影响因子来判断某一工况下机器人铣削颤振稳定性的主导模态，以为机器人铣削稳定性预测提供模态选择依据；其中，所述模态影响因子为前后两次刀刃波纹相位差。


2.如权利要求1所述的机器人铣削颤振预测与主模态分析方法，其特征在于：得到切削力与考虑模态耦合效应的各模态参数的关系后，再对考虑再生颤振效应的动态切削力模型进行建立，动态切削力模型的数学表达式为：



式中，hij(i,j＝x,y,z)为动态切削力系数；为单位阶跃函数；N为刀具齿数；M为刀齿切削微元离散数量；X(t)、Y(t)、Z(t)分别为各方向动态位移；T为齿通周期时间。


3.如权利要求1所述的机器人铣削颤振预测与主模态分析方法，其特征在于：步骤(2)中将时域动力学方程中的振动变量表示为模态振型的形式后，并对动力学方程中的位移项进行替代；接着，结合切削力分量的关系及动态切削力表达式来得到最终的动力学模型的动力学方程。


4.如权利要求3所述的机器人铣削颤振预测与主模态分析方法，其特征在于：最终的动力学模型的动力学方程为：



式中，为各方向模态参数矩阵；为各方向模态坐标；B(t)为动态切削力系数与模态振型相乘的矩阵。


5.如权利要求1所述的机器人铣削颤振预测与主模态分析方法，其特征在于：动态切厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭芳瑜，辛世豪，唐小卫，闫蓉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42