[发明专利]一种硬脆材料薄壁零件切削加工误差补偿方法

说明书

本发明提出了一种硬脆材料薄壁零件加工误差补偿方法，该方法首先建立切削该种薄壁零件材料的切削力模型，然后根据实际径向切深计算切削力，以实际切削力作为载荷值，在有限元分析软件中求解出每一个离散位置的变形量，以该变形量作为误差补偿值，最终生成带有误差补偿的数控加工程序，与现有薄壁零件加工误差补偿方法相比，该方法补偿精度更高，计算效率也更高。

技术领域

本发明涉及一种硬脆材料薄壁零件加工误差补偿方法。主要涉及专利分类号G05控制；调节G05B一般的控制或调节系统；这种系统的功能单元；用于这种系统或单元的监视或测试装置G05B19/00程序控制系统G05B19/02电的G05B19/18数字控制G05B19/404以补偿的控制装置为特征的，例如对于间隙、过调、工具偏差、工具磨损、温度、机器构造误差、负荷、惯性。

背景技术

随着科技的发展，薄壁零件、薄壁结构的应用越来越广泛，尤其是在航空航天领域，如航空发动机的叶轮叶片、飞机蒙皮等，大型整体薄壁构件的应用日益广泛，能够在保证强度的前提下，提高轻量化率，提高使役性。

但薄壁零件因其刚度低，故加工工艺性差，在切削力、切削热、切削振颤等因素作用下，易发生加工变形，产生较大的加工误差，影响加工质量。

目前，常用的解决方案是在最后一道工序进行多次空走刀加工，虽然能在一定程度上降低误差，但加工效率较低。

另外也有采用反变形方法进行误差补偿的，反变形法的原理是测量采用未补偿加工方法加工后的薄壁零件的误差，将该误差作为补偿值，重新生成包含补偿值的刀具轨迹进行加工，可以在一定程度上减小误差，但不能完全消除误差，补偿精度有限，另外也有采用迭代算法求解误差补偿值的，虽然精度较高，但计算效率偏低。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制的一种硬脆材料薄壁零件切削加工误差补偿方法，包括如下步骤：

—根据待加工薄壁零件的材料，建立切削该种材料的切削力模型，该切削力模型至少包含径向切深a_e；

—根据预设的所述待加工薄壁零件的最后一道精加工工序所采用的径向切深a₀，求解得出实际切深为a₀时的实际切削力F₀；

—建立所述待加工薄壁零件的有限元模型，根据所述的实际切削力F₀，使用有限元分析，求得所述待加工薄壁零件各位置的误差补偿量，生成包含该误差补偿量的数控加工程序。

作为优选的实施方式，所述的数控加工程序中包含有数控轨迹，将该轨迹进行离散化，根据加工刀具对工件的作用位置，确定有限个具体加工位置(x，z)。

更进一步的，使用有限元分析，求得所述待加工薄壁零件各位置误差补偿量的过程如下；

—指定材料属性并划分网格，根据具体工况指定约束条件，在其中一个位置进行加载，载荷值大小为F₀，求解出该加工位置对应的变形e；

—对于其余加工位置，也可采用类似的方法，载荷值大小为F₀，加载位置不同，求解出对应位置的变形e(x,z)，其中：(x,z)代表具体的加工位置坐标；

—求解出薄壁零件的每一加工位置在切削力F₀作用下产生的变形e(x,z)，即每一个加工位置的误差补偿量；

求解每一个位置应采用的径向切深——名义切深，即：

a_e(x,z)＝a₀+e(x,z)