薄壁叶片侧铣变形误差补偿及刀位规划研究

刀位规划中的原理性误差和加工过程中的变形误差,是薄壁叶片侧铣加工时最重要的误差来源。通过变形误差建模分析,将其引入侧铣加工刀具路径优化模型,提出了一种侧铣变形误差补偿及刀位规划的新方法。该方法适用于直纹面和类直纹面薄壁叶片侧铣加工,并能生成综合误差最小的刀具路径轨迹。仿真实例表明,相对于传统的刀位规划-变形补偿策略,该方法计算出的误差更加准确有效,从而提升了侧铣加工刀位规划的效率和可靠性。     

锥形立铣刀四坐标侧铣加工中的误差分析

分析了锥形立铣刀侧铣加工的特点并给出了其通用刀位算法 ,讨论了四坐标侧铣加工中存在加工误差的原因并把误差分为由四坐标加工自身的局限性引起的误差和由法矢异向引起的误差 ,推导了误差的具体计算公式。给出了误差的分布规律及改进的刀位算法。     

锥形位铣刀四坐标侧铣加工中的误差分析

分析了锥形立铣刀侧铣加工的特点并给出了其通用刀位算法，讨论了四坐标侧铣加中存在加工误差的原因并误差分为由四坐标加工自身的局限性引的误差和由法矢异向引起的误差，推导了误差的具体计算公式。给出了误差的分布规律及改进的刀位算法。     

小直径铣刀铣削力与刀位路径曲率关系的研究

在侧铣淬硬钢试验的基础上,研究小直径铣刀侧铣时刀位路径曲率对铣削力影响,建立了小直径铣刀铣削淬硬钢的切削力与刀位路径的灰色模型并进行预测.预测结果表明,此模型有很高的预测精度.同时揭示刀位路径在不同曲率半径下切削力规律,寻找减少小直径铣刀加工淬硬钢时非正常破损的有效途径.     

非可展直纹面侧铣刀位轨迹优化算法

针对非可展直纹面侧铣精加工刀轴矢量计算中存在的问题,基于侧铣加工误差几何模型分析了棒铣刀加工非可展直纹面误差的产生原因。在研究了两点偏置法和三点偏置法的基础上,围绕提高非可展直纹面类零件的加工精度,提出一种动点滑动并寻求最优的刀轴矢量计算方法,并且采用最小二乘法对刀位轨迹进一步优化。通过所建立的刀位优化算法得到的刀轴矢量可使加工误差在刀具与被加工曲面切触状态下趋于最小,最终得到整体最优的刀位轨迹。用所提方法与已有方法进行加工试验比较,并对加工误差分布进行分析可得,侧向偏置法所产生的加工误差明显低于已有方法,提高了加工精度。所采用的优化方法和数据处理结果可以为非可展直纹面侧铣加工提供一定的参考依据。     

矩形薄板侧铣加工变形预测与补偿技术研究

针对目前薄壁件加工的高精度要求与铣削加工变形之间的矛盾,基于ABAQUS建立了2Al2铝合金薄壁板侧铣加工变形的有限元预测模型,得到2Al2薄壁板的加工变形曲线,并据此提出一种通过在进给方向上刀心位置偏置和刀具轴向方向偏摆来同时进行补偿的方案.最后,用试验验证了有限元预测变形的可靠性和补偿策略的有效性.     

蒙皮镜像加工误差实时补偿优化方法研究

针对传统的飞机蒙皮镜像加工误差补偿方法收敛速度慢,在大进给高速加工中很难完成较好的补偿效果的问题,提出了一种蒙皮镜像加工误差实时补偿优化方法。该方法基于双点弦截法,借助超声波测厚仪前两次获得的蒙皮壁厚与程序切削深度,计算下一点的补偿值,并通过控制镜像铣补偿轴运动实现加工误差补偿,有效的提升了飞机蒙皮镜像铣的补偿效果,减小了加工误差。最后通过有限元仿真和试验证明了该方法的优越性,最大加工误差降低了41.67%,总体加工误差降低了41.96%。     

微细铣削加工表面位置误差的分析与预测

微细铣削系统的动态不稳定性会导致零件表面几何精度的偏差,以微细铣削加工表面位置误差为分析对象,在不考虑可再生颤振效应的加工条件下,建立了微细铣削系统动态切削力模型,确定了表面位置误差的分析方法。采用数值分析并结合前期的铣削试验,得到了微细铣削加工的稳定域叶瓣图和表面位置误差的解析解。对比了顺铣、逆铣加工的表面位置误差,详细分析了主轴转速和轴向切削位置对表面位置误差的影响。最后,通过把稳定域叶瓣图和表面位置误差数据组合在同一个图里面进行综合分析,预测表面位置误差并优化选择加工条件。     

基于等距曲面的弧面凸轮单侧面数控加工刀位优化算法

针对弧面凸轮廓面的多轴数控加工,在分析现有各种加工工艺方法,尤其是分析单侧面加工方法存在的不足的基础上,围绕减小加工得到的实际廓面与理论设计廓面的极差,提出一种以刀轴轨迹面与凸轮廓面等距曲面的极差最小为优化目标的弧面凸轮单侧面数控加工刀位数据计算的优化算法。所建立的刀位优化算法综合了不可展直纹面侧铣加工的两点偏置算法和三点偏置算法的优点。通过实例对各种单侧面刀轨规划算法进行加工误差综合对比分析,结果表明所建立的刀位计算优化算法正确有效,可显著减小编程误差,为进一步提高弧面凸轮单侧面加工精度和完善加工工艺奠定了扎实的理论基础。     

铣削加工表面位置误差的可靠性灵敏度分析

铣削加工表面位置误差对工件的加工精度起决定性作用,而在铣削过程中的切削参数是随机的,传统铣削加工位置误差预测方法忽略了随机因素的影响,容易产生较大的分析误差。首先建立铣削加工过程动态模型,而后采用全离散法获取铣削加工位置误差随主轴转速的变化规律,最后推导了一种基于Kriging拟合的蒙特卡罗分析方法,开展铣削加工过程可靠性和可靠性灵敏度分析。数值算例表明,所述方法具有较高的精度和效率,且可靠性和可靠性灵敏度分析结果对于评价铣削加工过程的可靠性以及铣削加工参数的灵敏度具有重要的指导意义。     

整体叶轮五轴侧铣刀位优化新算法与误差分析

为提高整体叶轮数控侧铣加工的精度和效率,分析厂锥形球头铣刀包络面与刀轴轨迹面之间的关系,提出了一种不可展直纹曲面五轴数控侧铣刀位优化的新算法.该算法首先利用两点偏置法确定圆柱刀初始刀位,然后通过刀轴旋转半锥角得到锥刀初始刀位,最后以刀具包络面与设计曲面间的极差最小为优化目标.采用刀轴上三点优化初始刀位.针对锥刀侧铣加工编程误差计算复杂问题,建立了一种编程误差计算新方法,并成功应用于整体叶轮的锥刀编程误差计算.通过数控加工仿真实例、实际加工试验和编程误差综合对比分析证明,所建立的刀位计算优化新算法正确有效,可显著减小编程误差.     

基于误差补偿的叶片铣削加工过程仿真研究

对发动机叶片在现有夹具定位下的螺旋铣削加工状态进行了研究,建立了基于瞬时铣削力的叶片变形模型,提出了基于加工表面静态误差预测、补偿的离线多层次误差补偿方案,利用有限元模拟技术结合铣削力模型,迭代求解各个刀位点处的弹性让刀变形量,据此修正原始的数控刀具轨迹代码,达到消除加工变形误差的目的;并通过有限元ANSYS仿真,得到实时误差补偿刀位轨迹,通过实验验证补偿方案的正确性和实用性。     

基于XGBoost算法的精密铣削加工质量预测研究

研究XGBoost算法在精密铣削加工领域的应用,实现对铣削加工质量的预测。对一种精密结构件进行铣削加工实验,采集加工过程中的切削力信号与加工参数;使用XGBoost算法建立精密结构件共性特征的加工误差回归预测模型,进行铣削加工质量预测并与实验进行比较。结果表明：XGBoost对精密结构件加工误差预测有良好的表现,3种加工特征(方孔、圆孔、缝)的尺寸误差预测准确率分别达到91.74%、97.79%和94.56%。     

薄壁曲面零件五轴侧铣加工过程几何-力学仿真及变形误差刀路补偿

正五轴侧铣加工因具有极高的加工效率和表面质量,在航空航天复杂零件制造中有着广泛的应用。但由于切削几何的复杂性和加工系统的弱刚性,复杂薄壁件侧铣加工往往容易出现刀具包络面与设计面几何失配引起的刀路偏差和时变强切削力引起的让刀变形误差,导致加工精度难以保证。针对上述问题,本文开展了五轴加工过程的几何-力学集成仿真研究,解决了侧铣刀路误差控制和五轴铣削力精确预报的难题,提出了基于刀位修正的加工让刀变形补偿技术,显著提高了复杂薄壁零件的     

机械制造业数控机床几何误差自动控制

为了降低数控机床几何误差,提升加工精度,提出机械制造业数控机床几何误差自动控制方法。通过激光跟踪仪辨识机械制造业数控机床的几何误差,采用快速定位补偿算法与圆弧插补补偿算法相结合的方法补偿数控机床几何误差。利用计算机辅助制造软件生成刀位文件,依据刀位文件生成数控机床加工程序,通过补偿控制器生成数控机床各轴运动的控制指令,数控机床伺服系统接收控制指令后,自动控制数控机床各轴运动,以达到数控机床几何误差自动控制的目的。实验结果表明,采用该方法自动控制数控机床几何误差后,方向与角度的几何误差分别低于0.03 mm与0.1°,实际应用效果较好。     

基于有限元仿真的细长导轨加工变形与误差补偿技术

细长导轨是一种典型的航空薄壁件,为解决局部刚度弱而产生的加工变形,提出了以铣削力的施加代替铣削过程模拟的误差补偿技术新方法,可以有效克服对大型工件进行铣削过程模拟的计算量大、求解时间长的问题。首先通过对刀具铣削样件进行Abaqus有限元仿真,获取三坐标方向铣削力并与经验公式对比验证,然后通过Abaqus脚本程序对采样点依次施加铣削力求取加工变形量,通过镜像误差补偿理论获取刀具补偿轨迹。试验表明,仿真计算获得的加工变形曲线与测量获得的加工变形曲线拟合的很好,采用刀具补偿轨迹加工后,工件的加工精度显著提高,变形量减少60%以上。     

镜像铣支撑端与铣削端之间的碰撞检测算法研究

双五轴镜像铣机床是提高蒙皮、壁板等大型薄壁件加工质量的新型设备,铣削端与支撑端均采用卧式龙门五轴结构,且镜像分布于加工工件两侧。在加工过程中,铣削端与支撑端同步运动,因此它们之间的碰撞检测是实现安全、稳定加工的保障。采用基于包围球的AABB包围盒模型与GJK算法,分别建立了双五轴镜像铣设备的运动模型以及防碰撞算法。首先,通过分析AABB包围盒和包围球的优缺点,提出一种将AABB包围盒与包围球相结合的包围体,从而建立支撑端和铣削端的全尺寸模型;其次,分析包围盒碰撞检测方法与GJK算法的特点,给出双五轴镜像铣防碰撞算法;最后,使用OpenGL对建立的模型与防碰撞算法进行仿真验证,结果表明该模型与算法是有效的。     

双转台五轴数控机床的非线性误差补偿

针对双转台五轴数控机床因旋转轴与平移轴联动而产生的非线性误差,提出一种解析模型对非线性误差进行实时预测和补偿。选取刀位文件中的相邻点作为建立模型的刀位点,然后根据经典后置处理中的误差分布建立谐波函数解析的非线性误差模型;用该模型的解析表达式快速预测两刀位点之间的非线性误差,实现了对中间插补点的实时误差补偿。最后对一叶轮零件加工的刀位文件进行MALTLAB仿真分析,验证了所提算法的有效性。     

整体叶轮数控加工方法研究

为提高涡轮叶片的加工效率,提出了一种侧铣加工方法代替传统的加工方法,并给出了叶片加工刀位生成、叶片侧铣误差的控制算法.通过模拟加工和刀路检验,验证了这种方法的合理性,在保证精度的前提下,大大提高了加工效率,对于整体叶轮叶片的数控加工具有实际参考价值.     

铣削加工力-位误差的综合建模与补偿

基于铣削加工特点,建立铣削加工过程中的力-位综合误差模型,并基于原点偏移法建立了力-位综合误差在线补偿系统。根据铣削过程中的剪切和犁切机制,建立刀具微元切削力模型,通过积分得到切削力模型。依据变形理论,提出刀具及工件的切削力所致误差模型,并结合机床几何误差模型,利用齐次坐标变换,建立力-位综合误差模型。基于Fanuc数控系统的原点偏置功能开发误差在线补偿系统,实现力-位综合误差的在线补偿。利用立式加工中心对工件进行铣削加工实验,并对无误差补偿、仅补偿机床几何误差、仅补偿切削力所致变形误差、补偿力-位综合误差四种加工方式的加工精度进行对比,结果表明,力-位综合误差补偿的加工精度大大优于各单项误差补偿及无补偿的加工精度。