[发明专利]一种飞机结构件腹板铣削表面粗糙度预测方法

说明书

本发明公开了一种飞机结构件腹板铣削表面粗糙度预测方法，将铣削刀具参数（直径、底角半径、底刃倾角）及工艺参数（每齿进给量、切削深度）作为输入，建立切入端刀齿与腹板材料残留之间的接触关系模型；根据刀具直径D、底角半径r计算得到的底齿中心距D_o，结合每齿进给量f_z定义切出端刀齿形成轮廓与切入端刀齿形成轮廓的重合关系模型；以重合系数范围为依据，计算切入端材料残留轮廓与切出端材料残留轮廓相对位置关系及轮廓交点特征；根据接触关系模型和重合关系模型，分别计算每种工况下腹板轮廓交点处的材料残留高度；根据每种工况下最终轮廓交点高度，计算腹板铣削表面粗糙度R_a，能够实现飞机结构件腹板铣削表面粗糙度的准确预测。

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，特别是一种飞机结构件腹板铣削表面粗糙度预测方法。

背景技术

由于飞机高速、高机动性等设计指标的持续提升，对飞机结构件的疲劳寿命提出了更高要求，零件的几何加工精度和表面粗糙度等指标也在不断提高。特别是表面粗糙度，其值越小表征材料表面越光滑，结构零件在受力时应力集中程度越低，有利于延长结构件的疲劳寿命，因此十分有必要建立飞机结构件表面粗糙度预测方法，支撑工艺参数优化及加工刀具的优选。

目前，对飞机结构件表面粗糙度的建模技术，多为面向使用刀具侧刃铣削所形成的侧壁表面粗糙度预测，以及面向使用刀具底角和底刃，但只考虑了刀具切入端刀齿所形成的表面轮廓条件下的腹板表面粗糙度预测。这种腹板表面粗糙度预测方法忽略了刀具切出端对于切入端刀齿所形成轮廓的修整作用。因此，基于只考虑切入端刀齿所形成轮廓的表面粗糙度的预测方法，不能够完整的体现刀具底刃和底角对腹板最终轮廓形成的真正作用关系，在预测表面粗糙度时也是不够准确的。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的只考虑切入端刀齿所形成轮廓的表面粗糙度的预测方法，不能够完整的体现刀具底刃和底角对腹板最终轮廓形成的真正作用关系，在预测表面粗糙度时不够准确的问题，提供一种飞机结构件腹板铣削表面粗糙度预测方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种飞机结构件腹板铣削表面粗糙度预测方法，包括以下步骤：

步骤一：根据铣刀底刃倾角α、底角半径r、切削深度a_p和每齿进给量f_z，计算切削深度a_p与底刃-底角切点T之间的高度关系，并计算每齿进给量f_z与切点T对应的底角切削范围L之间的长度关系，判定刀具与腹板已加工表面之间的接触关系，建立切入端刀齿与腹板材料残留之间的接触关系模型；

根据刀具直径D、底角半径r计算得到的底齿中心距D_o，结合每齿进给量f_z定义切出端刀齿形成轮廓与切入端刀齿形成轮廓的重合关系模型，即定义两个轮廓间的重合系数K_f；

步骤二：在底刃底角共同参与腹板表面轮廓形成工况下，以重合系数范围为依据，计算切入端材料残留轮廓与切出端材料残留轮廓相对位置关系及轮廓交点特征；

在只有底角参与腹板表面轮廓形成工况下，以重合系数范围为依据，计算切入端材料残留轮廓与切出端材料残留轮廓相对位置关系及轮廓交点特征；