论文名称：铣削动力学高效分析方法及其在五轴加工中的应用研究。

论文作者：大连理工大学/代月帮

指导教师：李宏坤《研究领域：针对轴承、叶轮、刀具等基础部件的安全可靠运行问题，展开状态监测、故障诊断及运行参数优化等方面的研究。》

解决加工过程中的振动问题是实现高端制造的关键，在众多切削振动类型中，由不合适的切削参数引起的自激振动也即颤振对加工系统危害最大，因为其不仅会影响到工件的表面加工质量，而且会加剧刀具磨损和破损。从加工动力学角度来看，避免切削颤振的重要手段是对加工系统进行稳定性分析，构建出临界稳定切深与主轴转速之间的函数关系也即叶瓣图，指导工艺参数优化。因此，建立高效、高精度铣削动力学分析方法是准确获得稳定加工区域的前提和基础，球头铣刀五轴数控加工是典型的高柔性机械加工方式，实现其无颤振加工意义重大。本文以铣削动力学分析为主线对加工稳定性与动态加工误差同步预报方法、球头铣刀五轴加工动力学建模方法等内容进行了研究，主要包含以下几方面：

（1）建立了直接积分格式和牛顿多项式相结合的加工稳定性分析方法，通过对比不同阶方法的计算性能，确定出了最佳阶预测方法。与国际上通用方法相比，该方法具有明显高的预测精度和效率。同时，将分析方法运用在工件表面动态加工误差预测中，建立起了仅依赖于主轴转速而与切削时间无关的稳态量系数矩阵，在获得高精度预测结果的同时大幅降低计算时间，实现了加工稳定性与动态加工误差同步高效、高精度预报。

（2）建立了考虑径向切深变化的球头铣刀五轴加工切削力系数辨识方法。开发出非槽切球头铣刀五轴加工切削力辨识模型，分析了传统辨识模型中忽略的径向切深对切削力系数的灵敏度，揭示出了不存在某一径向切深计算出来的切削力系数能够适用于所有工况这一现象，利用高次多项式搭建出了切削力系数与径向切深之间的函数关系，实现了对任意径向切深处的切削力系数准确标定。

（3）建立了基于刀具-工件接触区域几何模型的球头铣刀五轴加工稳定性预测方法。利用所提出的最佳牛顿多项式预测方法在每个主轴转速-切深组合处建立起表征球头铣刀五轴加工状态的转移矩阵，通过轴向角作为纽带搭建出状态转移矩阵与刀刃瞬时参与动态切削极限位置之间的函数关系，在切削深度-切削周期的离散平面内，由刀具-工件接触区域二维几何模型提取出每一个组合所对应的动态切削片段的极限轴向角，将其与转移矩阵预留“接口”相连接，实现了对球头铣刀五轴加工临界稳定曲线高效预报。