航空整體葉（yè）輪五軸數（shù）控加工仿真（zhēn）及參數優化研究 （中）
2016-11-21 來源：天津職業（yè）技術師範（fàn）大學（xué） 作者：盧輝（huī）
第 3 章 葉輪五軸數控加工後處理
3.1 概述
現在葉輪粗加工（gōng）大部分是使用球頭銑刀五軸聯動加工，由（yóu）於球頭銑刀切削性能差，故葉輪粗加工效率低下（xià）[49-51]。本文將使用立銑刀（dāo）采用定軸（zhóu）加工方式進行（háng）葉輪的粗加工。目前針對五（wǔ）軸機床定（dìng）軸加工的後（hòu）處理（lǐ）算法是基於刀尖跟隨功能（即始終保持刀尖相對於工件的（de）位置保持不變）的。這種後處理算法簡單不涉及X、Y、Z坐標（biāo）變換（huàn），但後處理得到的NC代（dài）碼不（bú）能輸出圓弧插補且加工時不能鎖定旋轉軸，加工精度及剛性有待提高。為了實（shí）現航空整（zhěng）體葉輪的高速高效加工，針對定軸加工葉輪粗加工，將使用UG8.5軟件後處理構造器對本文做實驗使用HSC75 linear五軸高速（sù）加工中心編寫（xiě）後處理文件。
3.2 後處理算法
3.2.1 機床結構分析
在實際生產中，五（wǔ）軸數（shù）控加（jiā）工（gōng）機床一般指具有3個線性移動軸與兩個旋（xuán）轉軸的機床。五軸聯動數控機床有3種基本機構類型：刀具擺動（dòng）與工作台回轉、工作台雙回轉及刀具雙擺動[52]。本文用於葉輪加工的是DMG公司的HSC75 linear五軸高速加工中心，控製係統是海德漢i TNC530，該五軸機床是刀具擺動（dòng）與工作台回轉，其空間運動坐標係如圖3-1所示，C軸是依附在X軸上，工作台沿X軸作線性移動，工作（zuò）台繞Z軸作旋轉運動；B軸依附在
Z軸上，Z軸依附在Y軸上，主軸繞著Y軸作旋轉運動。該設備的線性軸加工（gōng）範圍：X、Y、Z線性軸分別為885 mm、600 mm、600 mm，B軸的回轉範圍是–5°～110°，C軸的回轉範圍是（shì）–360°～360°。
圖3-1 機床（chuáng）空間運動坐標係
3.2.2 齊次坐標（biāo）變（biàn）換運算（suàn）
海德漢i TNC530數（shù）控係統的圓弧（hú）指令隻能在工件坐標係的主平麵（XY、YZ、XZ）或者是平行於主平麵的加工平（píng）麵上使用。海（hǎi）德漢i TNC530係統的傾斜加（jiā）工麵功能可以對（duì）工件坐（zuò）標係（xì）圍繞坐標原點進（jìn）行旋轉，使得（dé）工（gōng）件坐標（biāo）的XY平麵平行加工平麵，這樣就可以在所加工的平麵上輸（shū）出圓（yuán）弧指令。由於工件坐（zuò）標係進行了旋轉變換，所（suǒ）以數（shù）控程序的坐標值（zhí）也需要進行齊次坐標（biāo）變換。
為了（le）敘述方便，本文將（jiāng）旋轉工件坐標係後得到的坐（zuò）標係稱為特征坐（zuò）標係。使用UG編製五軸刀具（jù）軌跡時，一般隻設定一個工件坐標係，這個坐（zuò）標係必須與機床的加工坐標一致。為了更好地解釋工件坐標（biāo）係與特征坐標（biāo）係的關係，本文列舉一個（gè）簡單的傾斜麵加工的（de）例子進行說明，如圖3-2和圖3-3所示。
圖 3-2 工件坐標係
圖 3-3 特征坐標（biāo）係
如圖3-2所（suǒ）示，綠色的平麵是要加工的傾斜麵。UG進行數控程序編製是在工件坐標係下計算的。而傾斜麵加工的刀位（wèi）文件是特征坐標係的機床運（yùn）動坐標，需（xū）要通過後置處理將工（gōng）件坐標係下的刀位數據轉（zhuǎn）化為特征（zhēng）坐標係下的（de）刀位數（shù）據。後（hòu）置（zhì）處理的關鍵技術是將工件坐標係（xì）下的刀位數據進行齊次坐標變換。 根（gēn）據齊次（cì）坐標變換可知，已知某個直角坐（zuò）標係（xì）中的一點坐標值，那麽該點在另一個直角坐標係中的坐標可（kě）通過齊次（cì）坐標變換求得[53]，對應於軸（zhóu）Y、Z作轉角為θ的旋轉變換，分別可得：
設u（Ux Uy Uz）為工件坐（zuò）標係中的刀（dāo）軸方向矢量，r（Xw Yw Zw）為工件坐標係中的刀位點位置矢量，h（Xs Ys Zs）為特征坐標係的刀位點位置矢量（liàng），旋轉軸 B、C 初始角度分別（bié）為φB和φC。由齊次變換推導（dǎo）出：
將 
和 
代入（1）和（2），可得
和 代入（1）和（2），可得 
由式（3.3）和（3.4）得特征坐標係的刀位點位置矢量的計算公式：
因為kB=1,-1 所以φB可能有（yǒu）2個解，根據旋轉軸B軸的（de）回轉範圍是10°~-110°來選取φB。在確定了φB後，在式（shì）（3.3）中，φC滿足cosφC=ux/sinφB和sinφC=uy/sinφB sinφC=uy/sinφB ,所以φB和φC是唯一對應的。
3.3 後處理文件編寫
3.3.1 UG後處理（lǐ）構造器簡介
使用UG加工模塊生成的刀軌包含著GOTO點和其他機床控製的指（zhǐ）令信（xìn）息。由於（yú）不同機床數控係統對數控代碼的要求不一樣，所以UG生成的刀軌（guǐ）源（yuán）文件不能直接用於機床。因此，刀（dāo）軌（guǐ）源文件必須經過處理轉成特定（dìng）的（de）機床所能（néng）接受的（de）數控代碼（mǎ），這一過程稱為“後處理”。UG NX8.5提（tí）供了一個性能優異的後處理工具——NX/Post，利用它可（kě）以建立和機床控製係統相關的（de）事件處理文件和事件定義文件，完（wán）成簡單或任意複雜機床的後處理。利用UG後處理構造（zào）器建立（lì）後處（chù）理文件的過程（chéng）如圖3-4所示。
圖3-4 建立後處理文（wén）件
3.3.2 後處理文件編寫
啟動Post Builder，在後處理名稱中輸入D750_post，選（xuǎn）擇公製的後處理輸出單（dān）位、選擇五軸帶轉頭和輪盤的機床，選擇Heidenhain控製器，完成初（chū）始參數的輸（shū）入（rù）如圖3-5所（suǒ）示。
圖3-5 輸（shū）入初始參數
下麵將輸入機床參數。設置機床X軸行程為885 mm ，Y和Z軸行程設置為600 mm，將（jiāng）機床主軸矢（shǐ）量設置為（wéi）I0、J0、K1，即將Z軸方向設置為主軸。在UG後處理構造器（qì）中，第四軸是非依賴軸，第五軸是依賴（lài）軸。對（duì）於五軸帶一轉台一擺頭機床，擺頭永（yǒng）遠是第四軸，而轉台則是第五軸（zhóu）。所以B軸為機床第四軸，旋轉角度為–5°～110°，C軸為機床第五軸，旋轉角度為–360°～360°。機床參數和機床示（shì）意圖如3-6所示。
圖3-6 機床參數和機床示（shì）意圖（tú）
設（shè）置完機床參數之後，進行程序和刀軌的設置，這也是建立後處理文件最重要（yào）的步驟。
這個步驟主要完成程序頭定義和程（chéng）序尾的定義。UG後處理的事（shì）件處理文件是用TCL語言進行編寫的（de），TCL語言定（dìng）義了每一（yī）個事件的處理方式。本文使用TCL語言編寫（xiě）的定義（yì）程序頭（tóu）的（de）事件處理文件，下麵這是程（chéng）序頭的部分TCL程序（xù）。
MOM_output_literal "BEGIN PGM $file_name $mom_user_output_unit"
MOM_output_literal "M129"
MOM_output_literal "M140 MB MAX"
MOM_output_literal "PLANE RESET STAY"
MOM_output_literal "CYCL DEF 19.0 WORKING PLANE"
MOM_output_literal "CYCL DEF 19.1"
MOM_output_literal "CYCL DEF 247 DATUM SETTING~ "
MOM_set_seq_off
MOM_output_literal "Q339=1; DATUM NUMBER"
MOM_set_seq_on
其中，"BEGIN PGM $file_name $mom_user_output_unit"是定（dìng）義輸出數控程序的名稱和坐標值的單位；"M129"是取消M128（刀尖跟隨）功能；"PLANE RESET STAY"、"CYCL DEF 19.0 WORKING PLANE"和"CYCL DEF 19.1"是取消傾斜加（jiā）工麵功能；"CYCL DEF 247 DATUM SETTING~ "和"Q339=1; DATUM NUMBER"是啟動預設表中1號原點作為加工坐標係（xì）的原點；MOM_set_seq_off是關閉數控程（chéng）序的行（háng）號；MOM_set_seq_on是開啟數控程序的行號。
與程序頭定義相比，程序尾定義相對簡單。程序尾主要定義停止主軸轉速、關閉切削液、執行各運動軸回零動作等。其部分TCL代碼如下。
MOM_output_literal "M129"
MOM_output_literal "M09"
MOM_output_literal "M5"
MOM_output_literal "L X-450. Y-10. M91"
MOM_output_literal "L B0.0 C0.0"
MOM_output_literal "M30"
MOM_output_literal "END PGM 100 MM "
NC代碼格式定義主要是數控代碼的定義和輸出坐標值小數（shù）點後幾位數，輸出設置是定義後處理得到的數控程序文件的格式（shì）。完（wán）成以上設置後，點擊保存文件完成後處理文件（jiàn）的（de）建立。
3.4 驗證後處（chù）理文件
為了（le）確保後處理文件正（zhèng）確性，需要進行實驗驗（yàn）證。首先在UG中建立零件模型，如圖3-7所示。這是一個典型的五軸傾斜麵加工零件，側（cè）麵的沉頭孔需要五軸機床（chuáng）傾斜主軸頭（tóu）加工。生成刀位文件的主要操（cāo）作是設置加工坐標係、零件毛坯、安（ān）全平麵等；選擇深度加工輪廓、指定切削區域、切削參數等相（xiàng）關參數後可生成CLSF格式的刀位文件，部分代碼如圖3-8所示（shì）。
圖3-7 機床參數和（hé）機床示意圖
圖3-8 CLSF文件代碼
通過開發後處理文（wén）件將（jiāng）CLSF刀（dāo）位軌跡轉換成NC代碼，得到與CLSF語言源（yuán）程序相對應的海德漢i TNC530數控加工程（chéng）序（xù），如圖（tú）3-9所（suǒ）示。
圖（tú）3-9 NC文件代碼（mǎ）
將兩程序對比可知（zhī），圖3-8紅框中CLSF刀位軌跡的坐標經過後處理轉變成圖3-9紅框中的圓弧指令。在實際加工之前，為了（le）防止撞刀事故的發生，先在VERICUT軟件上進行（háng）仿真，如圖3-10所示。從VERICUT的仿真結果看，並沒（méi）有發現過切的紅色區域，說明後處理的程序沒有問題。將（jiāng）數控加工程（chéng）序傳輸到機床進行實際（jì）加工，驗證了上述（shù）後置處理（lǐ）算法的正確性（xìng）。
圖3-10 VERICUT仿真結果
3.5 葉輪（lún）加工程序（xù）後處理
通過前麵驗證（zhèng）本章編寫的後處（chù）理文件是可（kě）行的，下麵使用該後處理文件對航空（kōng）整體葉輪刀具軌跡進行後處理。如圖3-11所示，是對葉輪粗加工程序進行（háng）後處（chù）理，並在VERICUT軟件中進行（háng）數控仿真，檢查粗加工程（chéng）序。由仿真結果可知（zhī），加工程序中輸出圓（yuán）弧（hú）指令能夠減少直（zhí）線插補誤差，提高加工精度。
圖3-11 後處理得到葉輪程序
3.6 本章小結（jié）
本節（jiē）編（biān）寫的後處理文件可以實現五軸定軸加（jiā）工（gōng）方法進行葉輪（lún）粗加工。首先針對海德漢i TNC530數控係統的傾斜加工麵功能，通過對CLSF刀位軌跡進行齊次變換運算，提出了機（jī）床（chuáng）運動坐標（biāo）的數控程序後（hòu）處理算法。使用（yòng）UG NX8.5/Post Builder編寫後（hòu）處理文件，通（tōng）過NC代碼分析（xī）、程（chéng）序仿真及實際加工（gōng）驗證了後處理方法的正確性，同時對航（háng）空整體葉輪加工刀具（jù）軌跡進行後處理，能夠提高葉輪的（de）加工精度。該方法可（kě）以為五軸（zhóu）機床加工帶（dài）傾斜（xié）麵類零件有指導意義，對提高五軸加工的生產效率有著重要意義。
第 4 章 航空整體葉輪加工的顫振穩定域獲取（qǔ）
4.1 概述
高速銑削加工由於其具有較高的材料去除率，可大（dà）大縮短切削加工時間，提高加工效率，因此被（bèi）廣泛（fàn）應用於航空、航天等領域。而在航空整體葉輪加工中，顫振製約高（gāo）速（sù）切削的使用，降低葉輪加工效率。顫振是發（fā）生在切削過程（chéng）中一種強烈的自激振（zhèn）動，顫振會降低切削效率、降低零件的加工精度、破壞（huài）零（líng）件的表麵粗糙度、損壞刀具甚至（zhì）機床本身[54]。切削加工中避免出現顫振的有（yǒu）效方法（fǎ）是對機床-刀具係（xì）統（tǒng）、機床-工（gōng）件係統進（jìn）行顫振穩定域的分析。
4.2 航空整體葉輪加工的機床和刀具
航空整（zhěng）體葉輪因其曲麵（miàn）的複雜性和加工精度高，使其成為典（diǎn）型的難（nán）加工零件，因此本文選用的是DMG公司的HSC75 linear五軸高速加工中心，控（kòng）製（zhì）係統是海德漢i TNC530。HSC75五軸機床B軸（zhóu）是刀具擺動，C軸是工作台旋轉。
本文中研究的整體葉輪片型麵為直紋（wén）麵（miàn），總葉片數為12個，主葉片與分流葉片各6個，葉輪直徑為125mm，高度為60mm，葉片最厚（hòu）處為4mm，相鄰主葉（yè）片（piàn）與分流葉片間最小間距為7.3mm，葉根圓（yuán）角半徑為3mm，如圖（tú）4-1所示（shì）。
圖 4-1 整體式（shì）葉輪
根（gēn）據（jù）相鄰主葉片與分流（liú）葉片間最小間距為7.3mm，本文選（xuǎn）取直徑為6mm硬質合金立銑刀進行粗加工；根據葉根圓角半徑的大小，采用R3硬質合金球頭銑刀進（jìn）行葉輪的半精加工和精加工。高速切削的刀具料要求具有高的熱硬（yìng）性（xìng）和（hé）化學穩定性（xìng），如高熔（róng）點、高的氧化溫度、好的耐（nài）熱性、強的熱（rè）衝（chōng）擊性和高溫強度[22]。不（bú）同的刀具材（cái）料，適用加工的工件材料不同，針對本文葉輪（lún）材料和工藝安排，選用硬質合金圓柱立銑刀進行粗（cū）加工（gōng）和球頭銑刀進行精加工。硬質合金圓柱立銑刀材質為CO10%,WC90%(德國進口原材料），具有（yǒu）極細微粒的碳化鎢母（mǔ）材，硬度高，帶有Ti Al N塗層[55]。硬（yìng）質合金銑刀參數見表（biǎo）4-1。
表（biǎo）4-1 硬質合金銑刀參（cān）數見表
4.3 基於Cutpro9.0的顫振穩定域獲取
目前，針對顫振（zhèn）穩定（dìng）域分（fèn）析應用軟件有加（jiā）拿大（dà）UBC大學MAL實驗室研（yán）發（fā）的Cutpro9.0、英國Technicut公司開發的METALMAX軟件、北航自主開發的銑削加工動力學仿真係統Simu Cut和數控機床動力（lì）學特性參數（shù）測試（shì）與分析Dyna Cut係統。使用（yòng）Cutpro9.0動力（lì）學仿真軟件，能夠仿真（zhēn）切削過程預測主軸功率、切削力、表麵粗（cū）糙度等，為優化切削參數提（tí）供參考。該係統由享有國際聲（shēng）譽的製造自（zì）動化實驗室(MAL)開發，Cutpro9.0在金屬切削領域為提高生產率（lǜ）提供了很好的解決（jué）方案（àn），所以（yǐ）本文采（cǎi）用Cutpro9.0獲取顫振穩定域。
Cutpro9.0是一（yī）款高級加工軟件，Cutpro9.0軟件包括2.5軸銑削模（mó）塊、車削模塊、鏜削模塊、模態分析模塊、傳函測量軟件MALTF、基於PC的數據采集（jí）和分析軟件Mal DAQ、主軸設計與分析係統SPINDLEPRO和虛擬CNC模塊組成。並且此軟件可協助解（jiě）決切削加工問題（tí）包括：確定（dìng）無顫振條件下的主軸轉（zhuǎn）速、進給量和切深，在保證良好表麵質量的前提（tí）下（xià）提高（gāo）材料的去除速率；以較高的材料去除速率加工（gōng）淬（cuì）硬鋼宇航耐熱合金，確保在加工過程中不發生顫振和崩刃；確定在給定的加工條（tiáo）件下機床和複雜刀具能否提供足夠的轉矩、功率和剛度進行加工零件；可（kě）利用經過科學驗證的軟件在（zài）全球重要廠商提高加工生（shēng）產率（lǜ）；快速確定並調整弱剛性夾具和加工過程中（zhōng）的安裝問題。
4.3.1 基於Cutpro9.0顫振（zhèn）穩定域獲取過程
在進行顫（chàn）振（zhèn）穩定域仿真之前，首先要對機床（chuáng）-刀具係統和機床-工件係統進行動力學（xué）分析，即要獲取加工（gōng）係統的（de）頻響函數（shù）。一（yī）般情況下係統傳遞函數的獲取方法有（yǒu）兩種途徑：一種是試驗模態分析法，對於複雜（zá）係（xì）統和幾何結構相對穩（wěn）定的係統采（cǎi）用該方法最為有（yǒu）效（xiào）；另一種是理論模態分析法，即采用基於有限元分析（xī）的（de）方法[56]。本節中的被測係統頻響函數FRF的獲取可以通過Cutpro9.0軟件頻（pín）率響應函數（shù）（FRF）或傳遞函數（TF）測量模塊得到。頻率響應函數（FRF）或傳遞函數（TF）測量模塊都有一個基於脈衝（chōng）錘測試的TF測（cè）量係統。在脈衝模（mó）式下的傳輸函數測（cè）量采取的（de）多個樣本取平均，得（dé）到一個傳遞函數的更好表達。機（jī）床的（de）振動在（zài）加工行業中起到重要的作用，因為（wéi）過度的振動會導致工件表麵光潔度較差，刀（dāo）具磨損，並可能損壞主（zhǔ）軸係統。首先，一個簡單的結構隻有（yǒu）單一自由（單（dān）自由度）可以用一個通用公式來建模。
其中m是質（zhì）量，c是阻尼的係數，k是（shì）係統的剛度（dù），當阻尼常數為0時，係統（tǒng）振蕩的固（gù）有頻率（lǜ）ωn。當阻尼存在，我們獲得阻尼固有頻率（lǜ）ωd時需要考慮的阻尼比ε。此外，可以發現諧振（zhèn）角頻率ωr是（shì）阻尼固有頻率（lǜ）的最（zuì）大值。
所（suǒ）有的機械係統都會表現（xiàn）出一些阻尼，並且（qiě）大多數金屬結構的阻尼比ε<0.05或更小。通常情況下，當係統（tǒng）的阻尼比很小（xiǎo）或係統在共振頻率（lǜ）時可以忽略阻尼對係（xì）統的影響。通過假設x(t) = X sin(ωt +f )我們（men）可以得到（dào）下麵的公式：
所得諧波振（zhèn）動的振幅和相位是
傳遞函（hán）數的實（shí）部和虛（xū）部如下（xià）：
當 r = ω /ωn和Φ(ω) = G(ω ) + j H (ω)，通常情（qíng）況下，Φ（ω）被稱為係統的頻率響應函數，是位移的複振幅與強迫函數F的大小的比率。另外，Φ（ω）的（de）實部（bù）和（hé）虛部（s平麵（miàn））被稱為（wéi）傳遞（dì）函數（TF）。
Cutpro9.0顫振穩定域獲取過程：
1.根據加（jiā）工工藝要（yào）求，確定加工機床（chuáng）、刀具；
2.通過錘擊實驗獲得加工係統（機床-刀具係統和機床-工件係統）的傳遞函數；
3.如果（guǒ）所研（yán）究的工件材（cái）料已存在於Cutpro9.0軟件中，仿真時可直接（jiē）使用；否則應通（tōng）過切削力辨識實驗，獲取（qǔ）刀具-材料（liào）對切削力係數。切削力辨識實驗需製作專（zhuān）門的試件並配備測力係統。
4.由加工工藝確定切削寬度；
5.進行顫振穩定域仿真，獲取無顫振條件下的主軸（zhóu）轉速和軸向切深關係圖（穩定域葉瓣圖）；
6.根據仿真出的顫振穩（wěn）定域圖形及考慮具體加工條件限製確定優化的主軸轉速和軸向切深。
4.3.2 錘擊試驗
錘擊試驗是單輸入單（dān）輸出模態實驗的主要方法之一（yī）[57]。在上個世紀（jì）80年就已經開（kāi）始使用錘擊實驗獲取研（yán）究對象的動態特性，由（yóu）於此方法（fǎ）方便簡單故在（zài）機械工程方麵應用廣泛[58]。錘擊實驗是在（zài）刀具與機床組合係統的情況下進行的，使用力錘對測試點進行敲擊，並用（yòng）加速度傳感器（qì）采集刀尖點的振動信號。實驗裝置圖如圖4-2所示。
圖4-2 實驗裝置圖
實驗條件：
1.機床：五軸機床HSC75，其最高主軸轉速為（wéi）18000r/min，最高進給速度為90m/min，機床主軸功率（lǜ）為 35k W 。
2.刀具：硬質合金φ6mm立銑刀和R3mm球頭（tóu）銑刀；
3.工件材料：航空鋁7075。航空鋁7075是拉伸變形鋁合金材料，其組成成分和（hé）力學（xué）性能如表4-2和表4-3所示。
表4-2 航空鋁（lǚ）7075組成成分
4.實驗測試係統（tǒng）：本實驗采用的（de）是Cutpro9.0動力學分析軟件自身的測（cè）試係（xì）統，組成測試係統的構（gòu）件包（bāo）括：MSC-1衝擊力錘，相應（yīng）500kg力傳感器；YD67小（xiǎo）型加速度計，靈敏（mǐn）度為0.3 ，頻率範圍為1-18,000 Hz；USB接口四通道數據采集器AD8304。
錘擊試驗的實驗操作：將I/O盒子通過USB數據線與計算機連接，力錘接I/O盒子0通道加速傳感器接1通道、再把加速度（dù）傳感器黏（nián）結刀尖處（chù），力錘在另一側進行敲（qiāo）擊，經處理可得到（dào）力-位移（yí）FRF曲線。下麵（miàn）分別對刀具和工件進行敲擊，如圖4-3所示。
圖4-3 錘擊刀具和工件
一般而言，錘擊受力點位置、力的大小和方向都（dōu）會影響頻響函數的獲取，如果敲（qiāo）擊不當則會產生較大的誤（wù）差[59]。在脈衝模式下的傳（chuán）輸函數測量采取的多個樣本取（qǔ）平均，得到一個傳遞函數的更好表達（dá）。Cutpro9.0軟件MALTF模塊能夠過（guò）濾掉不好的敲擊（jī）信號，比如敲擊的時候連擊或錘擊力太大。圖4-4、4-5、4-6分別（bié）是平底銑刀D6、球頭銑刀R3、工件的力-位移FRF曲線。
圖 4-4 平底銑刀 D6 的力-位移 FRF 曲線
圖 4-5 球頭銑刀（dāo） R3 的力-位移 FRF 曲（qǔ）線（xiàn）
圖 4-6 工件的力-位移（yí） FRF 曲（qǔ）線
4.4 顫振穩定（dìng）域獲取
通過（guò）以（yǐ）上錘擊實驗獲（huò）得的加（jiā）工係統的頻響函數，在特（tè）定切削深度條（tiáo）件下進行顫振穩定域仿真（zhēn），獲取無顫（chàn）振條件下的主軸（zhóu）轉速和軸向切深關係圖（穩定域葉瓣（bàn）圖）。在 Cutpro9.0軟（ruǎn）件（jiàn）中下，顫振穩定域分析是通過使用線性穩定（dìng）性理論來建模。在（zài）線性穩定性分析時，非線性因素如刀具跳躍切削，再生過程阻尼（ní），非線性切削係（xì）數等被忽略，這使得它能夠非常快地進行仿真。
首先對葉（yè）輪加工進行顫振穩定域分析。打開 Cutpro9.0 軟件（jiàn）選擇 Analytical Stability lobes 模塊，第一（yī）步設置刀具參（cān）數為四刃圓柱形立銑刀，直徑為 6mm，螺旋升（shēng）角為 30°，前角和後（hòu）角（jiǎo）為 5°；第二步設置機床-刀具為（wéi）動態振動，選擇（zé）由錘（chuí）擊試驗得到的 X、Y 傳遞函數文件；第（dì）三步（bù）設置工（gōng）件為剛性，選擇順銑，每齒（chǐ）進給量為 0.1mm/z，徑向切寬為 3mm。點擊運行仿真，可以得到主軸轉速與切削深度的（de）顫振穩定域圖如圖 4-7 所示。
圖 4-7 顫（chàn）振穩定（dìng）域分（fèn）析解
4.5 本章小結
本節根據航空整體葉輪的結構特點（diǎn），選用HSC75五軸機床進行（háng）葉輪的加工，選取直徑為6mm硬質合金立銑刀進行粗加工，半徑（jìng）為R3mm硬（yìng）質合金（jīn）球頭銑刀進行葉輪半精加工和精加工。使用Cutpro9.0軟件進行顫振穩（wěn）定域的分析得（dé）到無顫振穩定葉瓣圖。Cutpro9.0顫振穩定域獲取（qǔ）的一般過程：通過錘擊實驗（yàn）獲取機床-工件係（xì）統和機床-刀具係統的傳遞函數（shù），進行顫振（zhèn）穩定域仿真，獲（huò）取無顫振條件（jiàn）下的（de）主軸轉速（sù）和（hé）軸向切深關係圖（穩（wěn）定域葉瓣圖）。
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