一、引言

航空薄壁零件主要由側(cè)壁和腹板組成,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大脯阔、相對(duì)剛度較低,故加工工藝性差。在切削力孝揉、裝夾力摇值、切削振顫等因素作用下,易發(fā)生加工變形,不易控制加工精度和提高加工效率。加工變形和加工效率問題成為薄壁零件加工的重要約束問題垃批。目前,國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究為薄壁件加工精度控制提供了一些理論指導(dǎo)茫步。

一些文獻(xiàn)從加工工藝系統(tǒng)的整體剛性角度考慮,提出了充分利用零件的整體剛性加工薄壁零件的思想；有的文獻(xiàn)從機(jī)床聯(lián)動(dòng)主軸數(shù)方面著手,提出了平行雙主軸精度控制方案枢竟；有的文獻(xiàn)從裝夾系統(tǒng)方面考慮,提出了利用低融合金填充或使用真空夾具精加工薄壁零件的方法康逝；有的文獻(xiàn)從切削用量方面考慮,提出了變進(jìn)給加工的方法；有的文獻(xiàn)從有效補(bǔ)償加工變形的思想出發(fā),提出了薄壁零件加工變形分析及控制方案,對(duì)如何進(jìn)行銑削精度控制提出了一些建議停濒。

本文繼承了最后提及文獻(xiàn)的思想,即通過試驗(yàn)設(shè)計(jì),有限元分析去研究銑削過程中薄壁零件及刀具的傾斜機(jī)理菲恢；在其研究的基礎(chǔ)上,通過實(shí)驗(yàn)手段,分析和驗(yàn)證了刀具偏擺數(shù)控補(bǔ)償方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,刀具偏擺數(shù)控補(bǔ)償加工方案有效地控制了薄壁件的加工精度,提高了加工效率,是一種方便衣右、高效的加工方法锁孟。

二、刀具偏擺數(shù)控補(bǔ)償方案

刀具偏擺數(shù)控補(bǔ)償技術(shù),即是在有限元分析基礎(chǔ)上,根據(jù)模擬分析加工變形的大小,在數(shù)控編程時(shí)讓刀具在原有走刀軌跡中按變形程度附加連續(xù)偏擺,補(bǔ)償因變形而產(chǎn)生的讓刀量茁瘦。通過刀具偏擺數(shù)控補(bǔ)償,可以將讓刀殘余材料切除,一次走刀即可保證薄壁件壁厚精度,從而達(dá)到高效品抽、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)加工薄壁零件的目的甜熔。其基本思想即通過建立受力模型圆恤、變形模型及數(shù)控補(bǔ)償模型得到數(shù)控補(bǔ)償方案,從而保證薄壁件加工精度要求。因此,切削力模型和變形模型是精確實(shí)現(xiàn)刀具偏擺數(shù)控補(bǔ)償技術(shù)的基礎(chǔ),而精確的變形分析又依賴于準(zhǔn)確的載荷模型腔稀。因此必須通過切削力實(shí)驗(yàn),建立準(zhǔn)確的銑削力模型盆昙；然后,在精確迭代分析加工變形的基礎(chǔ)上,實(shí)施有效的刀具偏擺數(shù)控補(bǔ)償加工。

(一)切削力的計(jì)算

在實(shí)施刀具偏擺數(shù)控補(bǔ)償加工之前,首先要知道零件的加工變形量,即利用有限元技術(shù)對(duì)工件進(jìn)行加工變形分析焊虏；而精確的變形分析又依賴于準(zhǔn)確的載荷模型(切削力淡喜、裝夾力秕磷、定位約束等),其中關(guān)鍵是切削力的計(jì)算。不同的刀具及加工方法,有不同的切削力計(jì)算方法炼团。在航空薄壁零件的加工中,以螺旋立銑刀加工居多澎嚣。而對(duì)于螺旋立銑刀的受力模型,以沿著刀具螺旋線作空間狀態(tài)分布的銑削力模型為最佳(如圖1)。

圖1立銑刀切削負(fù)載單元分布示意圖

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