[发明专利]五轴联动数控侧铣加工表面波纹控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及五轴联动数控加工技术，尤其是数控侧铣加工中的表面波纹控制技术领域。

背景技术

在五轴联动数控侧铣加工过程中，会出现表面波纹缺陷，较大的表面波纹会严重影响零件的使用性能和使用寿命，甚至会导致零件的不合格。目前，在轴承、机床、通信广播、钟表、砂轮工作面及整机的塑料机壳、舰载火控雷达整机、内燃机、机车车辆、量具刃具等行业中，零件工作表面上的表面波纹是影响其工作寿命和动态性能的重要因素之一。国内外对于表面波纹的控制技术研究集中于提高加工过程中的稳定性，主要采用两种控制方式：非工艺优化和工艺优化的方式。

非工艺优化方式的研究通过增加切削系统刚度、阻尼、吸振器、致动器或引入智能材料等方式^[1-4]来增加工件加工过程中的稳定性，抑制表面波纹的产生。这种方法通常都需要一定的附加装置或者改变机床本身的一些结构或材料，在实际的应用中受到一定的限制。

工艺优化方式的研究集中于切削参数优化，如优化机床主轴转速^[5-7]、刀具工作角度^[8-11]和进给速度等，其中最主要且研究最多的是优化进给速度。W.P.Wang^[12]在利用扫描射线法进行加工仿真的基础上，通过计算NC指令执行中切除材料的体积，以此来估算切削负载和平均力，并据此给每一NC程序段指定一个保证生产率最大化且满足约束的“最佳进给速度”。Yamazaki^[13]建立了进给速度与材料切除体积的函数，实现了进给速度的优化。清华大学Z.Z.Li^[14]等利用材料切除率来获得平均功率和平均切削力，进而对数控指令的进给速度进行优化。北航彭海涛^[15]等由设定的峰值力确定出金属切除率目标值，根据每段数控指令的实际切削体积计算出相应的进给速度数值。周艳红^[16]对进给速度进行合理的优化，使得刀位点相对于零件表面的切削进给速度保持恒定。这些进给速度优化的方法中都只研究和优化了三轴数控加工的状况或五轴端铣加工中的刀位点的运动情况，而并没有从整体加工状态出发，研究和优化五轴联动数控侧铣加工中的表面波纹问题。

现有的表面波纹控制技术主要有以下缺陷：(1)需要增加附加装置或者改变机床本身的一些结构或材料，成本高，应用受到限制；(2)需要与现有系统集成，存在控制滞后问题；(3)主要局限在三轴数控加工和五轴端铣加工，很难推广到五轴侧铣加工；(4)方法较为复杂，效率低，耗时较长；(5)仅考虑加工过程中刀位点的运动情况，不能很好的反应真实的整体加工状态。

参考文献：

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