一种减小加工过程中工件弹性变形的铣削加工方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种减小加工过程中工件弹性变形的铣削加工方法及系统

【技术实现步骤摘要】
一种减小加工过程中工件弹性变形的铣削加工方法及系统


[0001]本专利技术涉及数控加工
，尤其是指一种减小加工过程中工件弹性变形的铣削加工方法及系统
。

技术介绍

[0002]整体叶盘是为了满足高性能航空发动机而设计的新型零部件，具有简化结构
、
降低零件间载荷
、
提高气动效率等技术效益
。
目前，整体叶盘的加工方式主要依靠多轴数控铣削加工，但是由于叶片为薄壁件，在铣削加工时，容易发生加工变形，导致无法达到最终尺寸精度要求
。
因此，需要采用一种减小加工过程中工件弹性变形的铣削加工方法及系统来抑制加工时的变形误差
。
[0003]随着制造技术的不断发展和制造业的日益竞争，加工领域对于更高效
、
更精确的加工方法的需求越发迫切
。
传统的金属加工方法往往在粗加工
、
半精加工和精加工等不同阶段进行，这样的分阶段加工虽然保证了加工质量，却在某些情况下面临效率低
、
资源浪费等问题
。
为了克服传统加工方法的不足，研究者开始关注将不同加工阶段有机结合的新型加工方法，其中粗
‑
半精
‑
精铣混合路径加工
(RSF)
引起了广泛的关注和研究
。
[0004]RSF
的核心思想是根据加工要求，在不同加工阶段采用适当的切削策略
、
切削参数和工艺路径，从而实现加工效率和质量的统一
。
该方法具有以下优点：
1.
混合路径将粗加工
、
半精加工和精加工阶段结合起来，可以在初始阶段快速去除大部分材料，从而快速将工件形状逼近最终尺寸
。
这样可以减少后续加工阶段的切削量，提高加工效率
。2.
在混合路径中，半精加工和精加工阶段有助于优化切削表面的质量
。
半精加工可以减少粗加工引入的表面瑕疵，而精加工阶段可以进一步提升表面光洁度和平整度
。3.
通过在混合路径中逐渐减小切削量，特别是在精加工阶段，可以降低切削阻力，延长刀具寿命，减少加工过程中的能耗和成本
。4.
结合不同加工阶段的精度控制，混合路径可以实现更高的加工精度
。
精确的半精加工和精加工阶段能够满足工件对尺寸和形状精度的要求
。5.
通过在初始粗加工阶段去除多余材料，混合路径能够更好地保留工件的材料，减少材料浪费，对于昂贵或难加工的材料尤其有益
。6.
混合路径允许根据具体工件要求进行加工阶段的调整
。
这种灵活性使得加工过程能够更好地适应不同工件类型和形状
。7.
通过将多个加工阶段结合在一起，混合路径可以减少工件在不同机床之间的转移时间，从而减少总加工时间
。
虽然
RSF
方法在许多方面具有优势，但也存在一些潜在的缺点和挑战
。
如在加工时会由于加工参数导致叶顶处发生较大的弹性变形，导致加工精度无法满足要求
。
因此，我们提出了一种减小加工过程中工件弹性变形的铣削加工方法及系统
。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术提供一种减小加工过程中工件弹性变形的铣削加工方法及系统，该方法在
RSF
方法的基础上通过改变粗加工顶端余量
、
粗加工底端余量
、
精加工余量
、
刀具半径和半精加工纵深值来提高叶片刚性，减少叶顶处的加工变形
。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种减小加工过程中工件弹性变形的铣削加工方法及系统，其特征在于，包括：
[0007]提供初始叶盘毛坯模型，设定第一加工参数，根据所述初始叶盘毛坯模型和所述第一加工参数，得到粗加工后模型；
[0008]根据所述粗加工后模型，设定第二加工参数，根据所述粗加工后模型和所述第二加工参数，得到半精加工后模型；
[0009]将所述半精加工后模型通过静力学仿真，得到所述半精加工后模型中的叶片变形量；
[0010]通过设定不同的所述第一加工参数和所述第二加工参数，重复上述步骤，以获得多组所述叶片变形量的数据集，并通过多元二次线性回归进行分析，建立描述所述第一工艺参数
、
第二工艺参数和所述叶片变形量之间关系的经验公式
。
[0011]在本专利技术的一种实施方式中，所述初始叶盘毛坯模型，通过如下方法得到：
[0012]建立理论叶盘模型，将所述理论叶盘模型中叶片型面沿各点法向方向偏置预定的距离，以得到所述初始叶盘毛坯模型
。
[0013]在本专利技术的一种实施方式中，所述第一加工参数包括粗加工顶端余量
、
粗加工底端余量和第一刀具半径
。
[0014]在本专利技术的一种实施方式中，所述根据所述初始叶盘毛坯模型和所述第一加工参数，得到粗加工后模型，包括：
[0015]根据所述粗加工顶端余量
、
所述粗加工底端余量和所述第一刀具半径切割所述初始叶盘毛坯模型，以得到所述粗加工后模型
。
[0016]在本专利技术的一种实施方式中，所述第二加工参数包括精加工余量
、
第二刀具半径和半精加工纵深值
。
[0017]在本专利技术的一种实施方式中，所述根据所述粗加工后模型和所述第二加工参数，得到半精加工后模型，包括：
[0018]根据所述第二刀具半径和所述半精加工纵深值切割所述粗加工后模型，以得到所述半精加工后模型
。
[0019]在本专利技术的一种实施方式中，所述将所述半精加工后模型通过静力学仿真，包括：
[0020]在仿真软件中导入所述半精加工后模型，仿真软件自动识别选取设定的参考点和加工表面；
[0021]设定所述半精加工后模型材料参数，；
[0022]设定输出变量并输入参考点处的切削力；
[0023]根据所需仿真精度和速度划分网格；
[0024]输出仿真变形量到文本中
。
[0025]在本专利技术的一种实施方式中，设定所述半精加工后模型的密度为
4.4g/cm3
，弹性模量为
110GPa
，泊松比为
0.34。
[0026]在本专利技术的一种实施方式中，设定所述粗加工顶端余量在2‑
3.6mm
，设定所述粗加工底端余量在
3.6
‑
5.2mm
，设定所述第一刀具半径在
6mm
，设定所述精加工余量在
0.1
‑
0.3mm
，设定所述第二刀具半径在
6mm
，设定所述半精加工纵深值在
0.2
‑1，整个叶片加工深度设定为<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种减小加工过程中工件弹性变形的铣削加工方法，其特征在于，包括：提供初始叶盘毛坯模型，设定第一加工参数，根据所述初始叶盘毛坯模型和所述第一加工参数，得到粗加工后模型；根据所述粗加工后模型，设定第二加工参数，根据所述粗加工后模型和所述第二加工参数，得到半精加工后模型；将所述半精加工后模型通过静力学仿真，得到所述半精加工后模型中的叶片变形量；通过设定不同的所述第一加工参数和所述第二加工参数，重复上述步骤，以获得多组所述叶片变形量的数据集，并通过多元二次线性回归进行分析，建立描述所述第一工艺参数
、
第二工艺参数和所述叶片变形量之间关系的经验公式
。2.
根据权利要求1所述的减小加工过程中工件弹性变形的铣削加工方法，其特征在于，所述初始叶盘毛坯模型，通过如下方法得到：建立理论叶盘模型，将所述理论叶盘模型中叶片型面沿各点法向方向偏置预定的距离，以得到所述初始叶盘毛坯模型
。3.
根据权利要求2所述的减小加工过程中工件弹性变形的铣削加工方法，其特征在于，所述第一加工参数包括粗加工顶端余量
、
粗加工底端余量和第一刀具半径
。4.
根据权利要求3所述的减小加工过程中工件弹性变形的铣削加工方法，其特征在于，所述根据所述初始叶盘毛坯模型和所述第一加工参数，得到粗加工后模型，包括：根据所述粗加工顶端余量
、
所述粗加工底端余量和所述第一刀具半径切割所述初始叶盘毛坯模型，以得到所述粗加工后模型
。5.
根据权利要求2所述的减小加工过程中工件弹性变形的铣削加工方法，其特征在于，所述第二加工参数包括精加工余量
、
第二刀具半径和半精加工纵深值
。6.
根据权利要求5所述的减小加工过程中工件弹性变形的铣削加工方法，其特征在于，所述根据所述粗加工后模型和所述第二加工参数，得到半精加工后模型，包括：根据所述第二刀具半径和所述半精加工纵深值切割所述粗加工后模型，以得到所述半精加工后模型
。7.
根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：代星，陈科延，章凯，张小俭，张旭，浦栋麟，孟瑾，
申请(专利权)人：江苏集萃华科智能装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：