[发明专利]基于分区域加工的薄壁环形零件粗加工工艺优化方法

摘要

本发明公开了一种基于分区域加工的薄壁环形零件粗加工工艺优化方法，用于解决现有薄壁环形零件粗加工方法加工效率低的技术问题。技术方案是通过仿真或者锤击模态试验获取薄壁环形零件在装夹状态下的法向刚度分布；确定加工表面切削行的切削宽度及各个切削行在加工表面的位置；依据区域划分流程，将加工表面划分为若干个区域，每个区域内包含1‑3个不等的切削行；依据法向刚度由小到大顺序设计材料去除顺序；对于划分的各个区域绘制出其对应的稳定性叶瓣图；依次从稳定性叶瓣图的参数选取区域中选择各个区域对应的轴向切深‑主轴转速。本发明合理利用加工表面各区域的材料去除潜能，在保证切削加工过程颤振稳定性的同时，提高了切削加工效率。

主权项

1.一种基于分区域加工的薄壁环形零件粗加工工艺优化方法，其特征在于包括以下步骤：第一步、将薄壁环形零件装夹于机床上；第二步、通过仿真或者锤击模态试验获取薄壁环形零件在装夹状态下的法向刚度分布；通过有限元仿真获取薄壁环形零件在装夹状态下的各阶固有频率与模态振型，再对薄壁环形零件进行锤击模态试验并与仿真结果比较；若仿真结果与试验结果不一致，则采用薄壁环形零件局部结果细节优化或调整边界约束对零件模型重新仿真，直至仿真结果与试验结果一致；仿真结果中，应力分布反映了薄壁环形零件的法向刚度分布；第三步、根据刀具直径确定加工表面切削行的切削宽度，根据切削宽度再确定各个切削行在加工表面的位置；第四步、依据区域划分流程将加工表面划分为若干个区域，每个区域内包含1‑3个切削行；区域划分流程如下：由切削宽度确定各切削行J的位置，其中j＝1,2,3……L,其中L为切削行总数；之后在Matlab软件中导入工件的刚度分布曲线，以切削宽度为步长获取加工表面各位置的刚度值；以单个切削行为计算区域内刚度替代误差，并取其最大值emax为本次划分误差精度的允许值；从第一个切削行开始划分，此时j＝1,n＝2；以n个相邻的切削行为区域，计算区域内的刚度替代误差en,j；若en,jemax；当en,j>emax时，执行n‑1，并将从第j个起，n个相邻切削行合并成一个区域；此时便完成了前j+n‑1个切削行的区域划分；循环整个区域划分过程直到j+n‑1＝L，完成所有切削行的区域划分；第五步、依据法向刚度由小到大的顺序设计材料去除顺序；第六步、对于划分的各个区域，利用颤振稳定性理论绘制出其对应的稳定性叶瓣图；第七步、依据矩形区域参数选取规则，依次从稳定性叶瓣图的参数选取区域中选择各个区域对应的轴向切深‑主轴转速；以稳定性叶瓣图中对应的最大极限切深apmax，的2/3作为最优轴向切深，以最优轴向切深两端叶瓣图边界分别对应两个主轴转速n1，n2，取其中的(n2‑n1)/2作为最优主轴转速。