The invention relates to a mesoscopic elastic deformation of thin-walled parts on-line prediction and compensation method, belongs to the field of mechanical processing, which comprises a machine turntable, dynamometer, driver, controller, cooler, bracket, micro milling cutter, the infrared thermal imager and the regulating mechanism for compensation of radial immersion, the invention can be real-time monitoring of machining deformation the online, and through the adjustment mechanism controls the screw rod and the screw nut on the supporting platform for real-time adjustment, eliminate the workpiece deformation caused by radial undercut and improve machining accuracy and quality; the adjusting mechanism is independent from the machine control system, tool path planning does not affect the existing program, which greatly saves the programming efficiency then, to improve production efficiency.
【技术实现步骤摘要】
一种介观尺度弹性薄壁件变形在线预测及补偿方法
本专利技术涉及机械加工领域,具体涉及一种介观尺度弹性薄壁件变形在线预测及补偿方法。
技术介绍
目前弱刚度薄壁零件广泛应用于航空航天、塑料模具和微电子制造等领域。在加工薄壁件的过程中,铣削力和温度是引起变形的重要原因,为了减少变形引起的误差,通常的做法是选择合理的加工条件,如低进给、小的径向或轴向切深和增加刀具齿数,但是这却增加了加工时间和以及加工费用。尽管高速切削的出现提升了加工薄壁件的能力,但是加工变形问题仍会出现在微机电系统的制造以及微细铣削过程中。为了提高弹性薄壁件的加工性能和避免颤振,近年来研究的热点主要聚集在加工过程的稳定性和动态性上,弱刚度薄壁件的静态变形主要集中在误差的量化,这些误差是利用直接测量或数值仿真得到的,当误差量化值被获取后,通过重新编程产生新的刀具路径离线修正误差。离线误差补偿不能对实时变形进行及时控制,同时误差的量化值主要利用模拟仿真计算得到,并通过后续程序补偿完成,补偿效果具有一定的滞后性,也不能对加工过程中其他因素(如刀具偏心、跳动等)引起的变形进行补偿,影响了加工的精度,不能有效保证加工质量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在线监测、实时调整、减小误差、提高加工效率且能有效提升加工质量的介观尺度弹性薄壁件变形在线预测及补偿方法。为解决以上技术问题,本专利技术采用如下技术方案:本专利技术采用的步骤如下:①.搭建弹性薄壁件变形在线控制系统,并建立加工系统坐标系,标定切削力系数;所述在线控制系统包括机床转台、测力仪、驱动器、控制器、冷却器、支架、微细铣刀、红外热成像 ...
【技术保护点】
一种介观尺度弹性薄壁件变形在线预测及补偿方法,其特征在于步骤如下:①.搭建弹性薄壁件变形在线控制系统,并建立加工系统坐标系,标定切削力系数;所述在线控制系统包括机床转台(1)、测力仪(2)、驱动器(5)、控制器(7)、冷却器(8)、支架(10)、微细铣刀(6)、红外热成像仪(9)以及用于补偿径向浸入的调节机构;所述测力仪(2)设置在机床转台(1)上方,所述调节机构设置在测力仪(2)上方,所述支架(10)设置在机床转台(1)上方并与测力仪(2)平行,所述红外热成像仪(9)设置在支架(10)上,所述测力仪(2)输出端与控制器(7)相连,所述红外热成像仪(9)输出端与控制器(7)相连,所述控制器(7)输出端与驱动器(5)输入端连接,所述驱动器(5)输出端与调节机构相连;所述调节机构包括:传感台(3)、步进电机(14)、丝杠(13)、丝杠螺母副(12)、第一支板(15‑1)、第二支板(15‑2)、薄壁件(4)与支撑台(11),所述步进电机(14)输入端与控制器(7)相连,所述步进电机(14)设置在传感台(3)侧壁上并与丝杠(13)相连,所述丝杠(13)通过滚珠与丝杠螺母副(12)相连,所述丝杠 ...
【技术特征摘要】
1.一种介观尺度弹性薄壁件变形在线预测及补偿方法,其特征在于步骤如下:①.搭建弹性薄壁件变形在线控制系统,并建立加工系统坐标系,标定切削力系数;所述在线控制系统包括机床转台(1)、测力仪(2)、驱动器(5)、控制器(7)、冷却器(8)、支架(10)、微细铣刀(6)、红外热成像仪(9)以及用于补偿径向浸入的调节机构;所述测力仪(2)设置在机床转台(1)上方,所述调节机构设置在测力仪(2)上方,所述支架(10)设置在机床转台(1)上方并与测力仪(2)平行,所述红外热成像仪(9)设置在支架(10)上,所述测力仪(2)输出端与控制器(7)相连,所述红外热成像仪(9)输出端与控制器(7)相连,所述控制器(7)输出端与驱动器(5)输入端连接,所述驱动器(5)输出端与调节机构相连;所述调节机构包括:传感台(3)、步进电机(14)、丝杠(13)、丝杠螺母副(12)、第一支板(15-1)、第二支板(15-2)、薄壁件(4)与支撑台(11),所述步进电机(14)输入端与控制器(7)相连,所述步进电机(14)设置在传感台(3)侧壁上并与丝杠(13)相连,所述丝杠(13)通过滚珠与丝杠螺母副(12)相连,所述丝杠螺母副(12)端部与支撑台(11)侧壁连接,所述第一支板(15-1)和第二支板(15-2)平行设置在传感台(3)上,所述支撑台(11)设置在第一支板(15-1)和第二支板(15-2)上,所述薄壁件(4)设置在支撑台(11)上;所述微细铣刀(6)通过刀柄设置在主轴上并与薄壁件(4)接触,所述冷却器(8)输入端与控制器(7)输出端相连;所述薄壁件(4)上端为薄壁状,壁厚为4mm,基底壁厚为60mm;以弹性薄壁件变形在线控制系统中的薄壁件(4)为基准,建立工件-刀具顺铣系统,利用微细铣刀(6)在薄壁件(4)基底上铣槽,通过测力仪(2)分别采集切削过程中X、Y和Z方向的力Fx、Fy和Fz,并求出平均和利用标定出切削力系数kr、kt以及ka,式中Nt微细铣刀(6)为刀...
【专利技术属性】
技术研发人员:王西彬,衣杰,焦黎,王东前,项俊锋,滕龙龙,王昭,潘霖,刘志兵,
申请(专利权)人:北京理工大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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