[發明專利]一種硬脆材料薄壁零件切削加工誤差補償方法

有效

• 申請號: 201710454083.5
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107272580B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 康仁科;董志剛;劉志強;朱祥龍;周平
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 閻昱辰;李洪福

本發明提出了一種硬脆材料薄壁零件加工誤差補償方法，該方法首先建立切削該種薄壁零件材料的切削力模型，然后根據實際徑向切深計算切削力，以實際切削力作為載荷值，在有限元分析軟件中求解出每一個離散位置的變形量，以該變形量作為誤差補償值，最終生成帶有誤差補償的數控加工程序，與現有薄壁零件加工誤差補償方法相比，該方法補償精度更高，計算效率也更高。

技術領域

本發明涉及一種硬脆材料薄壁零件加工誤差補償方法。主要涉及專利分類號G05控制；調節G05B一般的控制或調節系統；這種系統的功能單元；用于這種系統或單元的監視或測試裝置G05B19/00程序控制系統G05B19/02電的G05B19/18數字控制G05B19/404以補償的控制裝置為特征的，例如對于間隙、過調、工具偏差、工具磨損、溫度、機器構造誤差、負荷、慣性。

背景技術

隨著科技的發展，薄壁零件、薄壁結構的應用越來越廣泛，尤其是在航空航天領域，如航空發動機的葉輪葉片、飛機蒙皮等，大型整體薄壁構件的應用日益廣泛，能夠在保證強度的前提下，提高輕量化率，提高使役性。

但薄壁零件因其剛度低，故加工工藝性差，在切削力、切削熱、切削振顫等因素作用下，易發生加工變形，產生較大的加工誤差，影響加工質量。

目前，常用的解決方案是在最后一道工序進行多次空走刀加工，雖然能在一定程度上降低誤差，但加工效率較低。

另外也有采用反變形方法進行誤差補償的，反變形法的原理是測量采用未補償加工方法加工后的薄壁零件的誤差，將該誤差作為補償值，重新生成包含補償值的刀具軌跡進行加工，可以在一定程度上減小誤差，但不能完全消除誤差，補償精度有限，另外也有采用迭代算法求解誤差補償值的，雖然精度較高，但計算效率偏低。

發明內容

本發明針對以上問題的提出，而研制的一種硬脆材料薄壁零件切削加工誤差補償方法，包括如下步驟：

—根據待加工薄壁零件的材料，建立切削該種材料的切削力模型，該切削力模型至少包含徑向切深a_e；

—根據預設的所述待加工薄壁零件的最后一道精加工工序所采用的徑向切深a₀，求解得出實際切深為a₀時的實際切削力F₀；

—建立所述待加工薄壁零件的有限元模型，根據所述的實際切削力F₀，使用有限元分析，求得所述待加工薄壁零件各位置的誤差補償量，生成包含該誤差補償量的數控加工程序。

作為優選的實施方式，所述的數控加工程序中包含有數控軌跡，將該軌跡進行離散化，根據加工刀具對工件的作用位置，確定有限個具體加工位置(x，z)。

更進一步的，使用有限元分析，求得所述待加工薄壁零件各位置誤差補償量的過程如下；

—指定材料屬性并劃分網格，根據具體工況指定約束條件，在其中一個位置進行加載，載荷值大小為F₀，求解出該加工位置對應的變形e；

—對于其余加工位置，也可采用類似的方法，載荷值大小為F₀，加載位置不同，求解出對應位置的變形e(x,z)，其中：(x,z)代表具體的加工位置坐標；

—求解出薄壁零件的每一加工位置在切削力F₀作用下產生的變形e(x,z)，即每一個加工位置的誤差補償量；

求解每一個位置應采用的徑向切深——名義切深，即：

a_e(x,z)＝a₀+e(x,z)