基于KNN的機床刀尖點頻響函數預測*

張云飛，郝小忠，陳耿祥，劉 旭

（1. 南京航空航天大學機電學院，南京 210016； 2. 南京工業大學機械與動力工程學院，南京 210009）

高速切削加工（HSM）集信息、控制、材料、加工等技術于一體，具有高效、低能耗、高質量、短周期等顯著優勢，但是隨著高速切削加工的發展，加工顫振問題也緊隨而來。由于切削加工的周期性，刀具和工件之間會產生相對振動，當這種振動頻率在整個切削加工系統的固有頻率附近時，加工顫振就會發生。加工顫振嚴重限制高速切削加工技術諸多優勢的發揮，嚴重影響工件表面質量，同時會導致機床壽命縮短、刀具磨損加劇?，F有方法主要通過繪制穩定性葉瓣圖（SLD）來進行顫振抑制[1–2]，而機床刀尖點頻響函數則是構建穩定性葉瓣圖的重要輸入[3–4]。機床刀尖點頻響函數對機床結構的變化十分敏感，無論是機床主軸的位置或姿態改變還是刀具/刀柄改變，機床刀尖點頻響函數都可能隨之變化。因此，要得到準確的穩定性葉瓣圖，須得到機床全工作空間下、各種刀具/刀柄組合下的刀尖點頻響函數[5]。

機床刀尖點頻響函數的獲取方法包括有限元法[6]，機床子結構響應耦合法（Receptance Coupling Substructure Analysis，RCSA）[7–9]以及錘擊試驗法。有限元法需要在仿真環境下建立機床模型，再通過模態分析即可獲得機床刀尖點頻響函數，但由于機床結構十分復雜，構造準確的加工系統有限元模型非常困難，實際應用時必須進行大量的簡化，因此該類方法的準確性難以得到保證。RCSA方法將機床分解為若干個子結構，然后分別針對每個子結構選取合適的方式獲取其頻響函數，最終將這些子結構的頻響函數進行柔性或者剛性耦合以預測機床刀尖點的頻響函數?！?br>