[发明专利]一种大型盘铣刀平面铣削的柔性加工表面误差的预测方法

权利要求书

1.一种大型盘铣刀平面铣削的柔性加工表面误差的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤100，建立单步分析标准有限元模型并提取分析文件，建立切削力物理模型及切削刃轨迹运动模型，进入步骤200；

步骤200，建立主循环分析步，确定采样i时刻柔性主循环切削力集合的节点位置和初始值，进入步骤300；

步骤300，初始化i时刻柔性主循环有限元分析模型，将i时刻的切削力及相应的切削位置写入标准有限元模型分析文件，更新标准有限元模型分析文件，获得第i次主循环步的有限元分析文件，进入步骤400；

步骤400，柔性子循环切削力加载，建立i时刻第j次子循环工件各切削位置处的节点位置映射，并计算各切削节点上的初始切削力F^j-1，更新i时刻第j次子循环有限元分析模型文件，进入步骤500；

步骤500，有限元分析，导入i时刻第j次子循环分析步的有限元分析文件至有限元计算软件，计算各切削位置处的加工变形量，获得切削位置i处的加工变形，进入步骤600；

步骤600，柔性加工误差计算，提取步骤500有限元分析计算得到的加工变形量，获得切削位置i处的加工残留误差；根据新的加工去除量，计算新的切削力F^j，进入步骤700；

步骤700，子循环结束调节，判断柔性误差计算的子循环是否收敛，当子循环计算的切削力与子循环初始切削力的变动量小于等于ε时，子循环收敛，进入步骤800；当子循环计算的切削力与子循环初始切削力的变动量大于ε时，子循环未收敛，确定新的切削力，跳转至步骤400；

步骤800，主循环结束条件，判断切削过程是否结束，当分析步次数达到总切削时间域内最后节点时，主循环分析过程结束；否则，跳转至步骤200；

步骤900，表面加工误差点云处理，将所有循环结束后获得的各切削位置处的加工残留误差集合转换为工件表面加工误差点云，通过点云后处理，获得表面加工误差云图。

2.如权利要求1所述的大型盘铣刀平面铣削的柔性加工表面误差的预测方法，其特征在于，步骤100中，采用ABAQUS有限元软件进行有限元分析，选用适用于复杂工件表面的六面体非规则网格将待测工件CAD模型网格化。

3.如权利要求2所述的大型盘铣刀平面铣削的柔性加工表面误差的预测方法，其特征在于，步骤200中，将提取的有限元网格节点坐标集合导入MATLAB，结合工件几何特征提取待切削表面的节点集，将待切削表面的网格节点按切削先后顺序排序，采样i时刻的切削位置对应第i个表面切削节点，作为主循环切削分析步切削节点。

4.如权利要求1所述的大型盘铣刀平面铣削的柔性加工表面误差的预测方法，其特征在于，步骤300中，定义i时刻的切削节点集，并建立约束条件、赋予材料属性，将步骤200中获得的i时刻的切削力及相应的切削位置通过MATLAB写入标准有限元模型分析文件，通过MATLAB更新标准有限元模型分析文件，获得新的第i次主循环步的有限元分析文件。

5.如权利要求1所述的大型盘铣刀平面铣削的柔性加工表面误差的预测方法，其特征在于，步骤400中，将i时刻第j次子循环工件各切削位置处的节点位置映射至切削轨迹，参与切削的节点包括切削分析步切削节点，及其同一时刻参与切削的配对切削节点。

6.如权利要求1所述的大型盘铣刀平面铣削的柔性加工表面误差的预测方法，其特征在于，步骤500中，切削节点处的加工变形量从有限元仿真的结果文件ODB中提取，并传递给MATLAB进行分析。

7.如权利要求1所述的大型盘铣刀平面铣削的柔性加工表面误差的预测方法，其特征在于，步骤700中，子循环中收敛因子ε为0.001-0.01；新的切削力F^j由Newton-Raphson收敛算法确定。