[发明专利]一种型材的高精切削加工方法

说明书

本发明公开了一种型材的高精切削加工方法，包括以下步骤：采集被加工型材的参数及加工要求；根据所得参数，确定型材工件所受切削力；根据所受切削力确定加工过程中产生的挠度变形值以及端面转角误差值；综合工件被加工时的误差值，对工件进行误差补偿。本发明能够在工件按照既定加工程序进行切削加工过程中，对挠度变形和端面转角进行自动补偿，从而尽可能减小变形误差产生的影响，提高加工精度，降低加工成本。

技术领域

本发明涉及型材加工技术领域，具体涉及一种型材的高精切削加工方法。

背景技术

型材是一种具有不同截面形状的变厚度工件，可由金属铝、铝合金、铜、铜合金、非金属塑胶及碳纤维等材料加工而成，其广泛应用于铝门窗、相框、塑钢材、电木板、铝挤型、纸管等产品当中。由于型材一般为具有较大长宽比的长条状造型，其一般采用悬切的方法进行切割加工，由于型材工件较长，在其自身重力和切削力的共同作用，工件悬空部位会出现较大的挠度变形，产生加工误差，从而降低产品的加工质量，导致加工成本的增加。

常用的误差补偿技术有在线自适应补偿与离线误差补偿两种，在线自适应补偿根据实时检测误差的变化来控制系统作出决策，这对机床以及系统来说要求很高，会大大增加制造成本。离线误差补偿则通过加工之前的误差建模来调整加工程序从而减少误差，该方式成本低，效果好，运用广泛。现有离线误差补偿技术中通常通过对加工路径上每一个单位点的位置坐标进行误差计算，限定了在特殊角度的加工，其使用的迭代算法或有限元仿真方法也存在着计算量大且计算效率不高等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种型材的高精切削加工方法，建立适合各类型材加工时的误差计算模型，实现在任意加工装置的加工过程中任意角度的高精度误差补偿，低成本高效率地解决型材加工中因自重和切削力引起的变形误差补偿问题。

具体的，一种型材的高精切削加工方法，其特征在于，所述高精切削加工方法包括以下步骤：

S1，通过被加工型材的参数及加工要求计算工件所受切削力；

S2，计算加工过程中工件产生的挠度变形值；

S3，根据所求切削力与加工要求确定加工过程中产生的端面转角误差值；

S4，根据挠度变形值与端面转角值，控制刀具的运动，进行反向误差补偿；

在步骤3中，所述端面转角误差包括切削力作用产生的转角误差和自身重力作用产生的转角误差；

所述端面转角误差为：

θ＝θ₁+θ₂

其中，θ为端面转角误差，θ₁为切削力作用产生的转角误差，θ₂为自身重力作用产生的转角误差；

所述切削力作用产生的转角误差θ₁在切削角度为45°～135°时为：

其中，F_C是切削力，L为工件加工区域长度，E为工件的弹性模量，b为加工区域侧端至切削点的距离，a为加工区域另一端至切削点的距离，n为b与L的比值，o为a与L的比值，α为悬切角度；

所述切削力作用产生的转角误差θ₁在切削角度为180°内其他角度时为：

所述自身重力作用产生的转角误差θ₂为：

其中，M为工件加工区域质量。

更进一步地，在步骤2中，所述挠度变形值包括切削力产生的挠度变形和自身重力产生的挠度变形，所述挠度变形值表示为：