(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210676459.8 (22)申请日 2022.06.15 (71)申请人 北京理工大 学 地址 100081 北京市海淀区北京理工大 学 机械与车辆学院先进加工 研究所 (72)发明人 梁志强　杜宇超　石贵红　陈司晨　 仇天阳　刘志兵　焦黎　周天丰　 王西彬　赵斌　颜培　解丽静　 (74)专利代理 机构 北京慧而行专利代理事务所 (普通合伙) 11841 专利代理师 李锐 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06Q 10/04(2012.01)G06Q 50/04(2012.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于机器人铣削稳定性提升的工艺调控方 法及装置 (57)摘要 本发明公开了一种基于机器人铣削稳定性 提升的工艺调控方法及装置。 该方法包括： 基于 模态耦合颤振预测模型对刀具进给方向进行优 化； 通过再生颤振预测模型对冗余角进行优化； 根据优化后的刀具进给方向与冗余角 对加工参 数进行优化， 所述加工参数包括主轴转速和轴向 切深。 可见， 本发明综合考虑 进给方向、 加工位姿 和工艺参数， 综合考虑模态耦合颤振和再生颤振 两种效应， 通过对工艺进行调控从而避免颤振效 应， 实现了 机器人铣削稳定性的提升 。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 115186444 A 2022.10.14 CN 115186444 A 1.一种基于 机器人铣削稳定性 提升的工艺调控方法， 其特 征在于， 包括： 基于模态耦合颤振预测模型对刀具进给 方向进行优化； 通过再生颤振预测模型对冗余角进行优化； 根据优化后的刀具进给方向与冗余角对加工参数进行优化， 所述加工参数包括主轴转 速和轴向切深。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于模态耦合颤振预测模型对刀具进 给方向进行优化， 包括： 建立模态耦合颤振预测模型， 在主轴转速、 进给速度和径向切深确定的情况下， 基于所 述模态耦合颤振预测模型预测模态耦合颤振是否产生， 获得不同刀具进给方向与轴向切深 的模态耦合颤振预测结果； 根据所述不同刀具进给方向与轴向切深 的模态耦合颤振预测结果对刀具进给方向进 行优化。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 所述模态耦合颤振预测模型包括： 当 时， 产生模态耦合颤振； 其中， k′x＝kx‑kpsinα0cosγ0， k′y＝ky‑kpcosα0sinγ0； kx和ky为机器人加工系统主刚 度； kp为切削刚度； 工件坐标系x轴与刀具进给方向一致； α0为主刚度坐 标系与刀具坐 标系的 夹角； γ0为铣削合力与主刚度坐标系x轴的夹角， 且γ0＝β0+γ‑α0； β0为铣削合力与工件坐 标系x轴的夹角， γ为工件坐标系与刀具坐标系的夹角， 即刀具进给 方向。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述通过再生颤振预测模型对冗余角进行 优化， 包括： 建立再生颤振预测模型， 在主轴转速、 进给速度、 径向切深确定的情况下， 基于所述再 生颤振预测模型确定各个可达的冗余角对应的极限切削深度， 获得冗余角与极限切削深度 的稳定性预测图； 根据所述冗余角与极限切削深度的稳定性预测图对冗余角进行优化。 5.一种基于 机器人铣削稳定性 提升的工艺调控 装置， 其特 征在于， 包括： 刀具进给 方向优化单 元， 用于基于模态耦合颤振预测模型对刀具进给 方向进行优化； 冗余角优化单 元， 用于通过 再生颤振预测模型对冗余角进行优化； 加工参数优化单元， 用于根据优化后的刀具进给方向与冗余角对加工参数进行优化， 所述加工参数包括主轴转速和轴向切深。 6.根据权利要求5所述的装置， 其特 征在于， 所述刀具进给 方向优化单 元进一步用于： 建立模态耦合颤振预测模型， 在主轴转速、 进给速度和径向切深确定的情况下， 基于所 述模态耦合颤振预测模型预测模态耦合颤振是否产生， 获得不同刀具进给方向与轴向切深 的模态耦合颤振预测结果； 根据所述不同刀具进给方向与轴向切深 的模态耦合颤振预测结果对刀具进给方向进 行优化。 7.根据权利要求6所述的装置， 其特 征在于， 所述模态耦合颤振预测模型包括： 当 时， 产生模态耦合颤振； 其中， k′x＝kx‑kpsinα0cosγ0， k′y＝ky‑kpcosα0sinγ0； kx和ky为机器人加工系统主刚权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115186444 A 2度； kp为切削刚度； 工件坐标系x轴与刀具进给方向一致； α0为主刚度坐 标系与刀具坐 标系的 夹角； γ0为铣削合力与主刚度坐标系x轴的夹角， 且γ0＝β0+γ‑α0； β0为铣削合力与工件坐 标系x轴的夹角， γ为工件坐标系与刀具坐标系的夹角， 即刀具进给 方向。 8.根据权利要求5所述的装置， 其特 征在于， 所述冗余角优化单 元进一步用于： 建立再生颤振预测模型， 在主轴转速、 进给速度、 径向切深确定的情况下， 基于所述再 生颤振预测模型确定各个可达的冗余角对应的极限切削深度， 获得冗余角与极限切削深度 的稳定性预测图； 根据所述冗余角与极限切削深度的稳定性预测图对冗余角进行优化。 9.一种电子设备， 其特 征在于， 该电子设备包括： 处理器； 以及， 被安排成存储计算机可执行指令的存储器， 所述可执行指令在被执行时使所述处理器 执行根据权利要求1 ‑4中任一项所述的方法。 10.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述计算机可读存储介质存储一个或多个 程序， 所述 一个或多个程序当被处 理器执行时， 实现权利要求1 ‑4中任一项所述的方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115186444 A 3