基于加速退化试验的机床切削能力衰退建模与试验分析

数控机床切削能力的保持性直接关系机床使用可靠性、精度保持性与使用维护成本，切削能力退化分析能够为机床产品的设计和改进提供重要依据。本课题针对当前国产机床只考核出厂时的切削能力水平而无法对使用中的保持性进行分析评价的现状，提出了一种基于加速退化试验的机床切削能力退化研究方法：以切削抗振性和稳定性理论为基础，选择机床关键动态性能参量作为退化特征量，根据机床适用性设计一定切深下的切削试验，利用超出通常使用条件的切削负载进行切削能力加速退化试验，快速考核切削能力的退化规律；利用试验模态分析、运行模态分析和运行变形分析对试验中整机及关键功能部件的动态性能进行测试分析，采用时间序列方法构建机床切削能力退化轨迹模型，找出其时变规律，根据动态性能测试结果分析切削能力退化机理；综合考虑机床切削能力退化趋势以及适用性特点提出切削能力保持性策略。该研究对国产数控机床综合性能的提升具有较高的价值。

本课题围绕机床的切削性能，初步建立了以切削颤振和稳定性理论为基础的切削能力退化测试评价方法，通过切削试验考核机床的切削能力，与传统的通过收集日常使用数据进行统计分析的方法比较，能够在出厂前对机床切削性能进行有效把握；提出了利用切削稳定性叶瓣图和试切削试验选择切削能力退化试验参数的选择方法，并探索了切削能力退化指标的选择；以前述方法指导，通过模态试验及稳定性分析的结果指导进行了机床加速退化切削试验，对机床切削稳定性预测及切削能力退化轨迹建模进行了初步探索；开发了机床切削能力退化测试和评价所必须的模态及切削稳定性测试系统，对机床主轴回转精度测试方法进行了研究，对现有数理统计法进行一定改进，开发了测试系统并进行了试验验证。