[发明专利]一种变转速加工方法、系统、设备及介质

说明书

本发明公开了一种变转速加工方法、系统、设备及介质，属于叶片加工技术领域，方法包括：沿刀具进给方向，将叶片前后缘划分为多个子区域；在任一子区域的稳定性叶瓣图中查询其预期轴向切深对应的稳定转速区间，并在其表面定位误差图中查询其稳定转速区间中令误差最小时的转速，将该转速设置为加工该任一子区域处的刀具的主轴稳定转速，以此类推得到加工每一子区域处的刀具的主轴稳定转速；并根据相应的主轴稳定转速控制刀具以加工叶片。结合稳定性和表面定位误差对叶片加工过程中叶片不同位置处的刀具主轴转速进行设计，极大地抑制加工过程中的颤振，减小加工表面定位误差，提高叶片铣削加工的精度和表面质量，延长刀具使用寿命。

技术领域

本发明属于叶片加工技术领域，更具体地，涉及一种变转速加工方法、系统、设备及介质。

背景技术

钛合金叶片一般应用在航空领域。叶片作为薄壁件，在铣削过程中会出现严重的颤振现象，使得加工误差增大，表面质量变差，加剧刀具磨损，缩短铣削装备的使用寿命。为了保证叶片在高温高压的极端环境下稳定长时间工作，对叶片的加工精度和表面质量提出很高的要求。

现有技术中，对叶片的铣削加工基本上停留在几何层面上的刀具路径规划，对铣削加工过程中的颤振现象，基本上是根据加工经验来判断，没有有效的方法来获得合适的加工参数，以减小实际加工中颤振的影响。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种变转速加工方法、系统、设备及介质，其目的在于抑制加工过程中的颤振，减小加工表面定位误差，提高叶片铣削加工的精度和表面质量，延长刀具使用寿命。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种变转速加工方法，包括：S1，沿刀具进给方向，将叶片前后缘划分为多个子区域；S2，计算得到叶片-刀具系统在每一所述子区域处的稳定性叶瓣图和表面定位误差图；S3，确定任一子区域处的预期轴向切深在其稳定性叶瓣图中对应的稳定转速区间，其中，所述稳定转速区间中任一转速对应的临界稳定轴向切深不小于所述预期轴向切深；S4，确定所述稳定转速区间在所述任一子区域处的表面定位误差图中对应的最小误差，并将所述最小误差对应的转速设置为加工所述任一子区域处的刀具的主轴稳定转速；S5，重复执行操作S3-操作S4，以得到加工每一子区域处的刀具的主轴稳定转速；S6，控制所述刀具的主轴转速，使得所述刀具在加工每一子区域处时的主轴转速等于所述每一子区域处对应的主轴稳定转速。

更进一步地，所述操作S6包括：根据所述每一子区域处的刀具的主轴稳定转速对原始加工程序中相应的主轴转速进行修改或插入处理，得到优化加工程序；利用所述优化加工程序控制所述刀具的主轴转速。

更进一步地，当所述稳定转速区间中与所述最小误差对应的转速数量为多个时，所述操作S4还包括：将多个转速中与原始主轴转速之间差值最小的转速设置为所述任一子区域处的刀具的主轴稳定转速，所述原始主轴转速为在所述原始加工程序中与所述任一子区域处对应的主轴转速。

更进一步地，在操作S1和操作S2之间，所述方法还包括：对所述刀具在X_t方向和Y_t方向分别进行力锤敲击，采集获取两两对应的力信号和加速度信号后进行拟合计算，得到所述刀具在不同方位上的频响函数，并根据所述刀具在不同方位上的频响函数辨识所述刀具的模态参数，所述X_t方向为刀具进给方向，所述Y_t方向垂直于所述X_t方向；对所述任一子区域处的叶片在Y_w方向进行力锤敲击，采集力信号和加速度信号后进行拟合计算，得到所述任一子区域处叶片的频响函数之后与所述刀具的频响函数相加，并根据相加结果辨识所述任一子区域处叶片-刀具系统的模态参数，所述Y_w方向垂直于刀具进给方向。