1.一種基于薄壁件的銑削顫振穩(wěn)定性預(yù)測的并行頻域方法,其特征在于具有如下步驟:
S1、把加工過程劃分成幾個階段,通過模態(tài)實(shí)驗獲取在各個階段的開始時刻的刀具的模態(tài)參數(shù)與薄壁件的模態(tài)參數(shù);
S2、通過傳遞函數(shù)模型與各個階段的開始時刻的刀具的模態(tài)參數(shù)與薄壁件的模態(tài)參數(shù),建立各個加工階段的傳遞函數(shù);
S3、通過傳遞函數(shù),建立薄壁件銑削過程在頻域上的運(yùn)動微分方程;
S4、根據(jù)并行計算理論,求解薄壁件銑削過程在頻域上的運(yùn)動微分方程,得出不同銑刀主軸轉(zhuǎn)速下的薄壁件銑削的顫振穩(wěn)定性臨界軸向切深;
S5、根據(jù)一個加工階段的主軸轉(zhuǎn)速與臨界軸向切深繪制顫振穩(wěn)定性葉瓣圖,根據(jù)所有加工階段的顫振穩(wěn)定性葉瓣圖繪制三維顫振穩(wěn)定性葉瓣圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于薄壁件的銑削顫振穩(wěn)定性預(yù)測的并行頻域方法,其特征在于:所述步驟S1包括以下步驟:
S11、把加工過程劃分成幾個階段;
S12、對各個階段的不同薄壁件形狀進(jìn)行模態(tài)實(shí)驗;
S13、根據(jù)模態(tài)實(shí)驗數(shù)據(jù)計算各個階段的開始時刻的刀具的模態(tài)參數(shù)與薄壁件的模態(tài)參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于薄壁件的銑削顫振穩(wěn)定性預(yù)測的并行頻域方法,其特征在于:所述步驟S2中傳遞函數(shù)模型通過以下步驟建立:
A1、使用振動學(xué)理論,建立薄壁件銑削過程中的動力學(xué)模型;
A2、通過分析各種銑削方式,建立薄壁件銑削過程中銑削位移的通用模型和銑削力的通用模型;
A3、通過銑削位移的通用模型和銑削力的通用模型,建立薄壁件銑削過程中的傳遞函數(shù)模型;
A4、通過傳遞函數(shù)模型與各個加工階段的模態(tài)數(shù)據(jù),建立各個加工階段的傳遞函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于薄壁件的銑削顫振穩(wěn)定性預(yù)測的并行頻域方法,其特征在于:所述步驟S3包括以下步驟:
S31、建立單模態(tài)系統(tǒng)銑削過程在時域上的運(yùn)動微分方程;
S32、將時域上的運(yùn)動微分方程變換到頻域;
S33、根據(jù)傳遞函數(shù)和步驟S32得到的在頻域上的運(yùn)動微分方程,得到薄壁件銑削過程在頻域上的運(yùn)動微分方程。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于薄壁件的銑削顫振穩(wěn)定性預(yù)測的并行頻域方法,其特征在于:所述并行計算理論為把掃描主軸轉(zhuǎn)速的過程分片,每一個分片線程并行獨(dú)立計算,得到轉(zhuǎn)速——臨界軸向切深切深數(shù)據(jù)元組,最后同步線程,將每一片的轉(zhuǎn)速——臨界軸向切深切深數(shù)據(jù)元組組合起來,形成全部的轉(zhuǎn)速——臨界軸向切深切深數(shù)據(jù)元組。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于薄壁件的銑削顫振穩(wěn)定性預(yù)測的并行頻域方法,其特征在于:所述每一個分片線程的計算步驟如下:
S41、初始化主軸轉(zhuǎn)速,令主軸轉(zhuǎn)速n等于初始轉(zhuǎn)速值nbegin;
S42、判斷總體終止條件,如果主軸轉(zhuǎn)速n等于終止轉(zhuǎn)速值nend,計算結(jié)束,否則,執(zhí)行步驟S43;
S43、初始化掃描頻率,令掃描頻率ω等于初始掃描頻率ωbegin;
S44、判斷頻率掃描終止條件,如果掃描頻率ω等于終止掃描頻率ωend,執(zhí)行步驟S45,否則,執(zhí)行步驟S46;
S45、增加主軸轉(zhuǎn)速,把主軸轉(zhuǎn)速n加上一個轉(zhuǎn)速步長Δn,然后,執(zhí)行步驟S42;
S46、計算偽特征值并保存,將薄壁件銑削過程在頻域上的運(yùn)動微分方程展開,根據(jù)ωc=ω,計算展開式中的一組偽特征值λ的值λ1,λ2,λ3,…λi,…存入一個棧λstack;
S47、逐個提取λstack的棧頂元素,賦值給λtemp,然后棧頂元素彈棧;
S48、計算候選臨界軸向切深alim,并逐個判別,如果alim的虛部為零,執(zhí)行步驟S49,否則,執(zhí)行步驟S410;
S49、存儲合格臨界軸向切深,把a(bǔ)lim存入棧astack,執(zhí)行步驟S410;
S410、判斷是否所有偽特征值均處理完,如果λstack為空,執(zhí)行步驟S411,否則,執(zhí)行步驟S47;
S411、判斷是否存在合格臨界軸向切深,如果astack為空,執(zhí)行步驟S413,否則,執(zhí)行步驟S412;
S412、在合格臨界軸向切深集合中篩選最苛刻值,把a(bǔ)stack中最小的正元素記錄為主軸轉(zhuǎn)速n下的臨界顫振穩(wěn)定性軸向切深,執(zhí)行步驟S413;
S413、增加掃描頻率,把掃描頻率ω加上一個頻率步長Δω,然后,執(zhí)行步驟S44。