[发明专利]基于恒定切削力的机匣零件表面应力应变场控制方法

摘要

本发明具体涉及一种基于恒定切削力的机匣零件表面应力应变场控制方法，属于航空航天数控加工技术领域。所述控制方法包括：1)零件模型导入计算机；2)将原始数控程序导入计算机；3)将机床信息导入计算机；4)设置刀具参数；5)进行切削力仿真；6)进行仿真数据分析；7)判断切削过程稳定性；8)判断切削过程是否属于局部跳动；9)调整原始数控程序：10)将原始数控程序进行适应性打断；11)进行逐段的数控程序切削参数优化；12)输出最优数控程序；13)应用最优数控程序进行加工验证。本发明可应用于各种整体机匣零件表面应力应变场控制中，经济效果及社会效益巨大。

主权项

1.一种基于恒定切削力的机匣零件表面应力应变场控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将零件模型，既零件目标形态的CAD模型导入计算机；步骤2，将原始数控程序导入计算机；所述原始数控程序中包含切削参数、走刀路径和刀具摆角，用于控制机床进行相应的加工动作；所述原始数控程序采用G代码或APT‑Code文件；步骤3，将机床信息导入计算机，包含行程极限、主轴转速及进给极限和主轴功率；所述机床信息与导入的原始数控程序相互兼容；如导入的原始数控程序为G代码文件的NC程序中以R代表半径，则机床信息中的G‑codes中必须使用R来表示半径；如果NC程序中使用另一个变量来代表半径，则机床配置中的G‑codes中也须修改成同样的变量；如导入的原始数控程序为APT‑Code文件，则机床信息中的APT‑Code文件也与其相匹配；步骤4，设置刀具参数；所述刀具参数与机床实际刀具的刀具参数一致；所述刀具包括菱形刀片、槽刀和成型刀；步骤5，进行切削力仿真；计算机根据导入的零件模型、设置的刀具参数及导入的原始数控程序进行切削力仿真，包括车削、铣削、钻削、拉削的切削力仿真；所述切削力仿真，既根据现有切削材料数据库和原始数控程序，模拟刀刃与材料的实时有效切削面积，计算切削过程中任意时间t产生的X向、Y向和Z向的切削力Fcx(t)、Fcy(t)和Fcz(t)，进而得到切削过程中产生的切向力Fct(t)、径向力Fcr(t)、轴向力Fca(t)及合力Fcom(t)；步骤6，进行仿真数据分析；所述的仿真数据分析，指计算在切削过程中总共n个时间点上的平均切削力包括平均切向力平均径向力平均轴向力及平均合力计算方式如下：步骤7，根据约束条件判断切削过程稳定性，如果切削过程稳定，则进行步骤12；如果切削过程不稳定，则进行步骤8；所述的约束条件，指根据仿真数据分析计算出的平均切削力设定切削力的上限Flimmax及下限Flimmin，即其中，根据实际情况，平均切削力为平均切向力平均径向力平均轴向力及平均合力平均的其中之一；当步骤5的全部仿真结果中超出约束条件的区间的总时间大于3％时，即认为切削状态不稳定；否则，认为切削状态达到稳定；步骤8，判断切削过程是否属于局部跳动，如果切削过程不属于局部跳动，进行步骤9；如果切削过程属于局部跳动，进行步骤10；所述的局部跳动，指步骤5的全部仿真结果中超出切削力约束条件的区域连续时间不超过10％，且整体切削力在约束区域之外的不超过30％，即认为切削过程属于局部跳动；否则，认为切削过程不属于局部跳动；步骤9，根据步骤5的全部仿真结果调整原始数控程序，返回步骤5；步骤10，将原始数控程序进行适应性打断；步骤11，根据原始数控程序打断结果，进行逐段的数控程序切削参数优化，接步骤5继续开展切削力仿真；所述的切削参数优化，指将打断后的数控程序通过调整切削参数，将每段程序的切削力控制在约束区间内，进而使数控程序均在约束区间内，从而保证数控程序切削过程的稳定性；步骤12，计算机将现行数控程序作为最优数控程序，并输出最优数控程序；步骤13，应用最优数控程序进行加工验证。