[發(fā)明專利]一種高效銑削弱剛度零件的加工控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811288534.3
• 申請(qǐng)日: 2018-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109376440B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉安民;周唯;陳雪林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南工學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/17
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 伍傳松

本發(fā)明公開(kāi)了一種高效銑削弱剛度零件的加工控制方法，步驟如下：根據(jù)切削加工系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，計(jì)算獲得刀具的模態(tài)傳遞函數(shù)；通過(guò)模態(tài)試驗(yàn)，依次獲得工件各節(jié)點(diǎn)的模態(tài)傳遞函數(shù)；通過(guò)刀具的模態(tài)傳遞函數(shù)和工件各節(jié)點(diǎn)的模態(tài)傳遞函數(shù)，建立工件不同節(jié)點(diǎn)的切削加工傳遞函數(shù)，將切削加工傳遞函數(shù)經(jīng)過(guò)拉普拉斯變換，并通過(guò)頻域求解穩(wěn)定區(qū)域的方法，獲得工件不同節(jié)點(diǎn)下的切削加工中的穩(wěn)定區(qū)域；根據(jù)穩(wěn)定區(qū)域的切削參數(shù)，對(duì)工件進(jìn)行高效穩(wěn)定加工。本發(fā)明通過(guò)分析在超聲振動(dòng)環(huán)境下的切削加工，優(yōu)化切削參數(shù)，提高了工件表面質(zhì)量以及加工效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)械加工控制方法，特別是涉及一種高效銑削弱剛度零件的加工控制方法。

背景技術(shù)

目前，隨著高速5軸數(shù)控加工中心的廣泛使用，將諸多加工工藝集中在一道工序集中完成，成為提高切削加工效率的一個(gè)主要手段。依據(jù)整體化和輕量化的設(shè)計(jì)原則，航空零件中的深腔類，大閉角，多曲面的產(chǎn)品越來(lái)越多，如機(jī)匣，切削刀具裝夾過(guò)長(zhǎng)，造成了刀具的剛度及強(qiáng)度不足。為滿足使用高溫高壓反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)的工況要求，通常采用鎳基合金、鈦合金，這類材料具有高強(qiáng)度、難切削、切削傳熱性能差等特點(diǎn)，均限制了其切削加工效率及加工質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問(wèn)題。為此，本發(fā)明提出一種高效銑削弱剛度零件的加工控制方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種高效銑削弱剛度零件的加工控制方法，包括如下步驟：

S1、根據(jù)切削系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程，計(jì)算獲得刀具的模態(tài)傳遞函數(shù)H₁(ω，n)；

S2、依據(jù)切削加工路徑，在工件上間隔均勻依次地布置一系列點(diǎn)，依次標(biāo)記為：1，2，3，…，i，通過(guò)模態(tài)試驗(yàn)，依次獲得工件各節(jié)點(diǎn)的模態(tài)傳遞函數(shù)H_3i(ω₁)；

S3、通過(guò)刀具的模態(tài)傳遞函數(shù)和工件各節(jié)點(diǎn)的模態(tài)傳遞函數(shù)，建立工件不同節(jié)點(diǎn)的切削加工傳遞函數(shù)為Φ_1i，將Φ_1i經(jīng)過(guò)拉普拉斯變換獲得拉普拉斯形式的傳遞函數(shù)Φ_1i(s)；

S4、依據(jù)Φ_1i(s)并通過(guò)頻域求解穩(wěn)定區(qū)域的方法，獲得工件不同節(jié)點(diǎn)下的切削加工中的穩(wěn)定區(qū)域；

S5、根據(jù)穩(wěn)定區(qū)域的切削參數(shù)，對(duì)工件進(jìn)行高效穩(wěn)定加工。

進(jìn)一步，所述步驟S1中，H₁(ω，n)通過(guò)如下方式獲得：首先建立切削加工系統(tǒng)的有限元模型，在不同轉(zhuǎn)速及超聲振動(dòng)頻率的邊界條件下，獲得其模態(tài)傳遞函數(shù)H₁(ω₁)，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試未旋轉(zhuǎn)和超聲振動(dòng)條件下的刀尖的模態(tài)傳遞函數(shù)H₂(ω₁)；

隨后以殘差ε最小對(duì)H₁(ω₁)和H₂(ω₁)進(jìn)行擬合，獲得在不同轉(zhuǎn)速及超聲振動(dòng)頻率條件下剛度矩陣K(ω，n)和阻尼矩陣C(ω，n)，并將其依據(jù)最小二乘法進(jìn)行擬合，獲得剛度矩陣與阻尼矩陣隨轉(zhuǎn)速及超聲振動(dòng)頻率下的變化函數(shù)及模態(tài)傳遞函數(shù)H₁(ω，n)；

其中w₂、w₃分別為切削加工系統(tǒng)中刀具切削激勵(lì)頻率的最小值和最大值。

進(jìn)一步，所述步驟S2中相鄰點(diǎn)點(diǎn)距為10mm。

進(jìn)一步，所述S1中切削加工系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程為：