[發(fā)明專利]蜂窩芯材料優(yōu)化切削加工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711369042.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108098031B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 符國(guó)建;陳明;顧立晨;明偉偉;邱坤賢;安慶龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海工具廠有限公司;上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B23C3/00
• 分類號(hào): B23C3/00;B23D79/00
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種蜂窩芯材料優(yōu)化切削加工方法，通過(guò)蜂窩芯材料銑削試驗(yàn)獲得蜂窩芯材料的典型加工缺陷，經(jīng)分類和檢測(cè)缺陷所在位置的蜂窩壁切入角實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的表征，然后建立切削參數(shù)和切入角之間的關(guān)系模型，即切削參數(shù)的優(yōu)化條件方程和切削參數(shù)的取值空間，根據(jù)取值空間選擇切削參數(shù)從而實(shí)現(xiàn)蜂窩芯材料的優(yōu)化切削加工。本發(fā)明避免了蜂窩芯材料加工缺陷的產(chǎn)生，得到高質(zhì)量的加工表面。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種機(jī)械加工領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種蜂窩芯材料加工中出現(xiàn)的缺陷的分類方法及其所在位置的表征方法，以及針對(duì)所有缺陷的低缺陷加工工藝優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

蜂窩芯材料由于其先進(jìn)的性能在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但是在切削加工過(guò)程中，由于蜂窩芯材料易變形和面內(nèi)弱剛性的特性，并且沒(méi)有一個(gè)很好的夾持方式可以可靠的對(duì)蜂窩芯材料進(jìn)行夾持，所以蜂窩芯材料的切削加工質(zhì)量普遍很差。蜂窩壁本身厚度僅有幾十微米，在切削力的作用下極易產(chǎn)生各種各樣的缺陷，包括但不限于加工毛刺、蜂窩壁的坍塌、蜂窩壁的變形、整體的形變等等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種蜂窩芯材料優(yōu)化切削加工方法，通過(guò)蜂窩芯材料銑削試驗(yàn)獲取加工缺陷的分布規(guī)律，并基于此規(guī)律建立針對(duì)蜂窩芯材料的低缺陷工藝優(yōu)化的優(yōu)化條件方程，進(jìn)而得到蜂窩芯材料的低缺陷加工參數(shù)，從而避免了蜂窩芯材料加工缺陷的產(chǎn)生，得到高質(zhì)量的加工表面。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明通過(guò)蜂窩芯材料銑削試驗(yàn)獲得蜂窩芯材料的典型加工缺陷，經(jīng)分類和檢測(cè)缺陷所在位置的蜂窩壁切入角實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的表征，然后建立切削參數(shù)和切入角之間的關(guān)系模型，即切削參數(shù)的優(yōu)化條件方程和切削參數(shù)的取值空間，根據(jù)取值空間選擇切削參數(shù)從而實(shí)現(xiàn)蜂窩芯材料的優(yōu)化切削加工。

所述的分類，包括：撕裂毛刺、壁撕裂、壁凹陷、芯格變形的缺陷分類，其中：撕裂毛刺發(fā)生在單層蜂窩壁上，要求撕裂產(chǎn)生的方向與已加工表面方向的夾角小于30°，在切削力的作用下，撕裂持續(xù)擴(kuò)展，形成的窄而長(zhǎng)的條狀毛刺，一直到下一個(gè)蜂窩芯格節(jié)點(diǎn)為止；壁撕裂由蜂窩壁在刀尖的切削過(guò)程中產(chǎn)生的裂紋，然后在切削力作用下擴(kuò)展形成的，該缺陷初期產(chǎn)生的裂紋方向與加工表面的方向呈超過(guò)45°的方向，向下深入蜂窩壁，形成壁撕裂缺陷；壁凹陷缺陷是刀具刃尖作用在蜂窩壁上使蜂窩壁發(fā)生的局部塑形變形，尚未產(chǎn)生撕裂或者裂紋，從而形壁凹陷缺陷；芯格變形銑削過(guò)程中某個(gè)方向的整體作用力超過(guò)了臨近蜂窩芯格節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)生塑性鉸的臨界力，導(dǎo)致的節(jié)點(diǎn)塑形變形，使組成節(jié)點(diǎn)的三條蜂窩壁不再保持120°的夾角，成為芯格變形缺陷。

所述的缺陷分布角是指：每個(gè)缺陷所在位置的蜂窩壁方向與該位置切削速度方向的夾角，也即是該位置的蜂窩壁切入角。

所述的缺陷的表征，即通過(guò)圖像處理獲得缺陷分布角，并輔以蜂窩芯切削加工中的缺陷類型進(jìn)行表征，即首先獲得缺陷表面的平面照片，然后按比例繪制刀具外圓輪廓，將其移動(dòng)到缺陷所在位置，繪制缺陷產(chǎn)生點(diǎn)處的切線，也即切削速度方向，該切線與蜂窩壁方向的夾角確定為缺陷分布角。

所述的關(guān)系模型，通過(guò)統(tǒng)計(jì)正六邊形蜂窩芯材料的三組平行邊的在銑削中的所有缺陷的缺陷分布角及該分布角下產(chǎn)生的表面缺陷的數(shù)量，以缺陷分布角和數(shù)量繪制在坐標(biāo)圖上，記錄缺陷集中分布的各個(gè)區(qū)域的分布角范圍，并建立三組平行邊的切入角和刀具擺角θ_r以及刀具擺角和切削寬度w之間的幾何函數(shù)關(guān)系，根據(jù)缺陷分布區(qū)域的下限值θ₁及上限值θ₂和刀具擺角上下限θ_r1和θ_r2建立得到。

所述的坐標(biāo)圖，橫坐標(biāo)為缺陷分布角，縱坐標(biāo)為該角度下的統(tǒng)計(jì)缺陷數(shù)量。

所述的關(guān)系模型包括：