本发明涉及机械加工与材料科学，具体为一种陶瓷/frp层叠复合构件套孔加工颤振预测方法及系统。
背景技术：
1、目前，陶瓷/frp层叠复合构件套孔加工的颤振预测方法正在不断发展，主要集中于提高预测精度和加工效率。通过先进的数控技术、振动信号处理和数据建模，研究人员致力于更精确地模拟和分析加工过程中的振动行为，从而优化加工参数，减少颤振对加工质量的影响，但是陶瓷和frp材料的异质性和各向异性使得振动行为难以预测，并且在不同材料层和加工条件下，优化参数的普适性有限，所以建立精确的数学模型模拟加工过程的动态行为成为解决问题的主要方式。
2、现有技术中的，公开号为cn108628249a公开了一种基于辅助叠加振动的铣削加工颤振控制方法及系统，通过在主轴-刀具切削进给方向上产生辅助叠加振动，来实现铣削加工颤振的控制。系统包括设置在铣削机床的主轴的前端的动作装置，连接机床的cnc系统读取主轴转速以及进给速度，以及铣刀刀具齿数的控制器，控制器用于根据辅助叠加振动的最大幅值和辅助叠加振动的周期频率得到作动力的最大幅值和频率，输出相应的控制电压信号控制作动装置。在铣削加工过程中，考虑实际工作转速条件及切削进给量，通过在进给方向上施加辅助叠加振动的方法，改变铣削颤振的稳定域边界，对颤振进行控制。
3、现有技术不足：
4、在现有技术中需要精确的实时控制来读取主轴转速、进给速度和刀具齿数，并根据这些参数动态调整辅助叠加振动，这种实时控制系统的复杂性较高，可能导致响应速度不足，从而影响颤振控制效果。
5、现有方法依赖于特定的加工参数和材料属性，对于不同的加工条件可能需要重新调整和优化辅助振动参数，这降低了系统的适应性，无法普遍适用于各种加工场景和材料组合。
6、因此有必要提供一种陶瓷/frp层叠复合构件套孔加工颤振预测方法及系统来解决所述问题。
7、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种陶瓷/frp层叠复合构件套孔加工颤振预测方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种陶瓷/frp层叠复合构件套孔加工颤振预测方法，具体步骤包括：
4、步骤1：计算影响套孔加工的动力参数，所述动力参数包括低频轴向振动频率和振幅变化量，并利用多轴数控模拟细化不同材料层的振动响应，叠加不同材料层的振动响应以生成整体系统的总振动响应，结合总振动响应、低频轴向振动频率和振幅变化量生成动力系数；
5、步骤2：获取材料去除和排屑过程中的加工参数，所述加工参数包括材料去除率、排屑效率、钻削力、钻削温度，利用获取的加工参数生成用于评估钻头磨损情况的磨损系数；
6、步骤3：构建综合数学模型，将动力系数和磨损系数输入综合数学模型中，以计算生成评价指数;
7、步骤4：设立颠振阈值，与所述计算生成的评价指数进行比较，判断是否需要调整加工参数。
8、进一步地，计算影响套孔加工的动力参数，所述动力参数包括低频轴向振动频率、振幅变化量，所依据的方法为：
9、振动频率的计算基于系统的固有频率，通过模态分析方法来确定，即模拟材料层的模态，得到其固有频率，所依据的公式为：
10、；
11、其中，表示第层材料的低频轴向振动频率，表示第层材料的刚度，表示第层材料的质量，为材料层的索引；
12、振幅变化量的计算基于系统的阻尼特性和外部激励力，通过求解系统的振动方程来得到振幅变化量，所依据的公式为：
13、；
14、其中，表示第层材料的振幅变化量，表示第层材料的外部激励力，表示第层材料的激励频率，表示第层材料的阻尼比，阻尼比取。
15、进一步地，利用多轴数控模拟细化不同材料层的振动响应预测，根据所述不同材料层的总振动响应结合低频轴向振动频率与振幅变化量生成动力系数，所依据的方法为：
16、通过多轴数控模拟机床和工件的加工过程，包括进给路径、切削参数和工具几何形状，基于单自由度系统的经典振动方程，计算加工过程中不同材料层的振动响应，通过叠加各层的振动响应以计算整体系统的总振动响应，所依据的公式为：
17、；
18、；
19、；
20、其中，表示第层材料的外部激励力，表示第层材料的质量，表示第层材料的刚度，表示第层材料的位移，表示第层材料位移的一阶导数，即速度，表示第层材料位移的二阶导数，即加速度；表示第层材料的频率响应函数，表示第层材料的激励频率，表示第层材料的阻尼系数，表示整体系统的总振动响应，表示材料的层数，表示材料层数的索引；
21、生成动力系数，所依据的公式为：
22、；
23、其中，表示材料层系统的动力系数。
24、进一步地，获取材料去除和排屑过程中的加工参数，所述加工参数包括材料去除率、排屑效率、钻削力、钻削温度，生成用于评估钻头磨损情况的磨损系数，所依据的方法为：
25、分析钻头与材料之间的相互作用，通过实验和数值模拟相结合的方法，测量钻削力和钻削温度，并利用传感器实时监测加工过程中的力和温度变化，结合高速摄像和图像分析技术观察排屑过程计算材料的除率、排屑效率，所依据的公式为：
26、；
27、；
28、；
29、；
30、其中，表示材料去除率，表示钻头的进给速度，表示切削深度，表示主轴的转动速度，表示排屑效率，表示排出的切屑体积，表示去除的材料体积，表示钻削力，表示切削力系数，表示切削的面积，表示钻削温度，表示环境温度，表示切削热量，表示材料密度，表示材料的比热容；
31、生成用于评估钻头磨损情况的磨损系数，所依据的公式为：
32、；
33、其中，表示磨损系数。
34、进一步地，构建综合数学模型所依据的方法为：
35、获取历史动力参数和加工参数计算得到的动力系数与磨损系数，并基于专家对历史动力参数与加工参数打分，以得到评价指数，将动力系数和磨损系数作为自变量，对应的评价指数作为因变量输入数学模型中进行训练，将当前的动力系数和磨损系数输入训练完成后的数学模型中，以得到对应的评价指数，所依据的公式为：
36、；
37、其中，表示评价指数，、表示对应的权重比例，表示动力系数，表示磨损系数，表示误差项。
38、进一步地, 设立颠振阈值，与所述计算生成的评价指数进行比较，判断是否需要调整加工参数,所依据的逻辑为：
39、；
40、其中，表示判断是否需要调整加工参数的逻辑值，表示颠振阈值，当，表明评价指数未超过颠振阈值不需要调整加工参数；当，表明评价指数超过颠振阈值需要调整加工参数。
41、本发明还提供一种陶瓷/frp层叠复合构件套孔加工颤振预测系统，所述预测系统用于执行任意一项上述的陶瓷/frp层叠复合构件套孔加工颤振预测方法，包括：
42、动力系数计算模块，所述动力系数计算模块用于计算影响套孔加工的动力参数，所述动力参数包括低频轴向振动频率和振幅变化量，并利用多轴数控模拟细化不同材料层的振动响应，叠加不同材料层的振动响应以生成整体系统的总振动响应，结合总振动响应、低频轴向振动频率和振幅变化量生成动力系数；
43、磨损系数计算模块，所述磨损系数计算模块用于获取材料去除和排屑过程中的加工参数，所述加工参数包括材料去除率、排屑效率、钻削力、钻削温度，利用获取的加工参数生成用于评估钻头磨损情况的磨损系数；
44、数学模型构建模块，所述数学模型构建模块用于构建综合数学模型，将动力系数和磨损系数输入综合数学模型中，以计算生成评价指数；
45、颠振预测与优化模块，所述颠振预测与优化模块用于设立颠振阈值，与所述计算生成的评价指数进行比较，判断是否需要调整加工参数。
46、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
47、本发明通过计算动力参数和磨损系数，并结合多轴数控模拟和综合数学模型，使得颤振预测更加精准，有效提高了系统的响应速度和适应性，解决了现有技术中存在的复杂性和实时性不足；
48、通过综合数学模型分析工艺效果与加工条件之间的关系，提高了参数调整的科学性和有效性，提高了参数调整的有效性，并且通过评价指数与颠振阈值的比较，能够有效判断和调整加工参数，降低颤振发生的概率，优化加工质量和效率；
49、本发明通过计算动力参数和磨损系数、结合多轴数控模拟和综合数学模型的技术手段，实现了陶瓷/frp层叠复合构件套孔加工中颤振精准预测和自动调整加工参数。
1.一种陶瓷/frp层叠复合构件套孔加工颤振预测方法及系统，其特征在于，具体步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷/frp层叠复合构件套孔加工颤振预测方法及系统，其特征在于，计算影响套孔加工的动力参数，所述动力参数包括低频轴向振动频率、振幅变化量，所依据的方法为：
3.根据权利要求2所述的一种陶瓷/frp层叠复合构件套孔加工颤振预测方法及系统，其特征在于，利用多轴数控模拟细化不同材料层的振动响应预测，根据所述不同材料层的总振动响应结合低频轴向振动频率与振幅变化量生成动力系数，所依据的方法为：
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷/frp层叠复合构件套孔加工颤振预测方法及系统，其特征在于，获取材料去除和排屑过程中的加工参数，所述加工参数包括材料去除率、排屑效率、钻削力、钻削温度，生成用于评估钻头磨损情况的磨损系数，所依据的方法为：
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷/frp层叠复合构件套孔加工颤振预测方法及系统，其特征在于，构建综合数学模型所依据的方法为：
6.根据权利要求1所述的一种陶瓷/frp层叠复合构件套孔加工颤振预测方法及系统，其特征在于, 设立颠振阈值，与所述计算生成的评价指数进行比较，判断是否需要调整加工参数,所依据的逻辑为：
7.一种陶瓷/frp层叠复合构件套孔加工颤振预测系统，所述预测系统用于执行权利要求1-6任意一项所述的陶瓷/frp层叠复合构件套孔加工颤振预测方法，包括：
