論文名稱：銑削動力學高效分析方法及其在五軸加工中的應用研究。

論文作者：大連理工大學/代月幫

指導教師：李宏坤《研究領域：針對軸承、葉輪、刀具等基礎部件的安全可靠運行問題，展開狀態監測、故障診斷及運行參數優化等方面的研究。》

解決加工過程中的振動問題是實現高端制造的關鍵，在眾多切削振動類型中，由不合適的切削參數引起的自激振動也即顫振對加工系統危害最大，因為其不僅會影響到工件的表面加工質量，而且會加劇刀具磨損和破損。從加工動力學角度來看，避免切削顫振的重要手段是對加工系統進行穩定性分析，構建出臨界穩定切深與主軸轉速之間的函數關系也即葉瓣圖，指導工藝參數優化。因此，建立高效、高精度銑削動力學分析方法是準確獲得穩定加工區域的前提和基礎，球頭銑刀五軸數控加工是典型的高柔性機械加工方式，實現其無顫振加工意義重大。本文以銑削動力學分析為主線對加工穩定性與動態加工誤差同步預報方法、球頭銑刀五軸加工動力學建模方法等內容進行了研究，主要包含以下幾方面：

（1）建立了直接積分格式和牛頓多項式相結合的加工穩定性分析方法，通過對比不同階方法的計算性能，確定出了最佳階預測方法。與國際上通用方法相比，該方法具有明顯高的預測精度和效率。同時，將分析方法運用在工件表面動態加工誤差預測中，建立起了僅依賴于主軸轉速而與切削時間無關的穩態量系數矩陣，在獲得高精度預測結果的同時大幅降低計算時間，實現了加工穩定性與動態加工誤差同步高效、高精度預報。

（2）建立了考慮徑向切深變化的球頭銑刀五軸加工切削力系數辨識方法。開發出非槽切球頭銑刀五軸加工切削力辨識模型，分析了傳統辨識模型中忽略的徑向切深對切削力系數的靈敏度，揭示出了不存在某一徑向切深計算出來的切削力系數能夠適用于所有工況這一現象，利用高次多項式搭建出了切削力系數與徑向切深之間的函數關系，實現了對任意徑向切深處的切削力系數準確標定。

（3）建立了基于刀具-工件接觸區域幾何模型的球頭銑刀五軸加工穩定性預測方法。利用所提出的最佳牛頓多項式預測方法在每個主軸轉速-切深組合處建立起表征球頭銑刀五軸加工狀態的轉移矩陣，通過軸向角作為紐帶搭建出狀態轉移矩陣與刀刃瞬時參與動態切削極限位置之間的函數關系，在切削深度-切削周期的離散平面內，由刀具-工件接觸區域二維幾何模型提取出每一個組合所對應的動態切削片段的極限軸向角，將其與轉移矩陣預留“接口”相連接，實現了對球頭銑刀五軸加工臨界穩定曲線高效預報。