基于直紋曲面重構(gòu)的鋁合金薄壁件加工變形誤差補償方法

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1、大型結(jié)構(gòu)件加工LARGE-SIZEDSTRUCTURECOMPONENTPROCESSING基于直紋曲面重構(gòu)的鋁合金*薄壁件加工變形誤差補償方法12333樊建勛，徐仁乾，胡自化，秦長江，徐韜智（1.海軍駐閻良地區(qū)航空軍事代表室，西安710089；2.航空工業(yè)西安飛機工業(yè)（集團）有限責(zé)任公司，西安710089；3.湘潭大學(xué)機械工程學(xué)院，湘潭411105）[摘要]由于薄壁件低剛度特性導(dǎo)致常規(guī)單一幾何規(guī)劃編程的數(shù)控精加工質(zhì)量難以保證，根據(jù)多步迭代補償法，提出采用構(gòu)造直紋曲面補償面對刀具軌跡進行修正，進而建立基于加工變形誤差補償?shù)牡盾墐?yōu)化算法。最后，利用加工試驗進行驗證

2、分析，試驗結(jié)果表明所建立的加工變形補償方法正確可靠。關(guān)鍵詞：薄壁件；直紋面；加工變形；誤差補償DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2017.11.099薄壁件作為數(shù)控切削加工的典方法對加工變形誤差進行補償。國[9]型零件在航空、軍工等尖端科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)學(xué)者武凱等對薄壁腹板的加工中應(yīng)用廣泛，如飛機結(jié)構(gòu)件中的整體變形規(guī)律進行分析并提出優(yōu)化切削薄板以及發(fā)動機的渦輪葉片等。目參數(shù)的方法來控制加工變形誤差。[10]前薄壁件已廣泛采用數(shù)控側(cè)銑加工詹友仁通過對葉輪葉片加工變形工藝，由于這類零件具有結(jié)構(gòu)形狀復(fù)誤差補償及側(cè)銑刀軌計算方法的理雜、剛度低、加工精度要

3、求高等特點，論分析，利用銑削力預(yù)測模型及有限在實際加工中極易產(chǎn)生加工變形，嚴(yán)元仿真方法預(yù)測了葉輪葉片在銑削重影響工件的加工精度以及表面質(zhì)過程中的加工變形誤差，在此基礎(chǔ)[1]量。上建立了基于加工變形誤差補償?shù)臑橛行Э刂萍庸ぷ冃握`差，提高葉輪葉片加工刀軌優(yōu)化算法。劉雄[11][12]數(shù)控側(cè)銑加工精度，國內(nèi)外許多學(xué)者偉、孫越等基于反變形思想，研對加工變形誤差的離線補償技術(shù)進究了誤差補償中的葉片模型重構(gòu)和樊建勛[2]行研究。國外學(xué)者Depince等對光順問題，通過采用多次誤差補償方工程師,研究方向為飛機零件加平頭銑刀側(cè)銑加工過程中刀具變形法，有效地提高了葉片的加工精度。

4、工、部件裝配的質(zhì)量控制。[13]引起的誤差進行了預(yù)測和補償研究，王志剛等運用有限元分析軟件并采用多步迭代的方法來計算最終ANSYS對經(jīng)典航空薄壁結(jié)構(gòu)件的加[3][4][5]補償量。Zhang、Huang、Wei等工變形進行了分析，提出在精加工時分別采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遞歸方法和試驗在數(shù)控編程時讓刀具在原有走刀軌*基金項目：湖南省科技廳科技計劃重點研發(fā)項手段來修正刀具軌跡，以提高低剛跡中按照變形程度附加一個偏擺補目(2016GK2014)；湖南省自然科學(xué)株洲聯(lián)合基[6][7]度工件加工質(zhì)量。Kvrgic、Tung、償?shù)姆椒ǎ蠓认尩墩`差。金項目（2017JJ405

5、5）；復(fù)雜軌跡加工工藝及裝[8]備教育部工程研究中心開放課題（2015CTP05）；Peng等開發(fā)了一些數(shù)控程序修改現(xiàn)階段離線補償方法主要從數(shù)湖南省研究生科研創(chuàng)新項目（CX2016B231）。的軟件，該軟件通過修正NC代碼的控程序修改和刀具軌跡的直接修正2017年第11期·航空制造技術(shù)99大型結(jié)構(gòu)件加工LARGE-SIZEDSTRUCTURECOMPONENTPROCESSING兩方面展開研究。本文轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)研加工變形的產(chǎn)生，因此y究思路，對基于直紋曲面重構(gòu)的薄壁補償后的實際切深與初修正后的刀軌理論設(shè)計刀軌件加工變形補償方法展開研究，該方始名義切深之間仍殘余Ayc

6、j法根據(jù)直紋面薄壁件加工變形的測一定的加工變形誤差，工件厚度方向uyij量結(jié)果優(yōu)選多次迭代補償法；通過故單次加工變形誤差補ydjCAD逆向造型方法構(gòu)造直紋補償面償難以一次性將加工變間接對刀具軌跡進行修正，建立基于形誤差補償?shù)轿?。uyiUiXdXc加工變形誤差補償?shù)牡盾墐?yōu)化算法；3多次加工變形誤差ypjA最后開展直紋面薄壁件的數(shù)控銑削迭代補償法預(yù)測變形曲面試驗研究，以驗證所建立的補償方法多次加工變形誤差x的有效性。迭代補償法則考慮了加工件長度方向圖1加工變形誤差補償原理工變形與誤差補償量的Fig.1Compensationprincipleofmachining理

7、論基礎(chǔ)耦合關(guān)系，采用分層迭deformationerror1加工變形誤差補償原理代的方式對變形誤差進Z補償量擬合曲線加工變形誤差的補償方法主要行優(yōu)化補償。多次加工分為在線式和離線式兩種，與在線式變形誤差迭代補償法原Zi誤差補償法相比，離線誤差補償法對理如圖3所示。PO基準(zhǔn)軸相關(guān)硬件要求較低，具有成本低，可設(shè)刀位某一位置刀Zi操作性強的特點，故本文采用離線補觸點的初始變形值為償法開展相關(guān)研究。加工變形誤差δ0，對應(yīng)的加工變形誤加工變形曲線的補償主要是通過對加工過程中的差為λ。進行第一次圖2加工變形誤差完全補償原理0Fig.2Completecompensation

8、principleofm