變曲率複雜零件高進給速度加工動態誤差溯源與補償

《變曲率複雜零件高進給速度加工動態誤差溯源與補償》是依託大連理工大學,由馬建偉擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：變曲率複雜零件高進給速度加工動態誤差溯源與補償
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：馬建偉

項目摘要

變曲率複雜零件作為高端裝備中的關鍵件，採用難加工材料，兼具形面複雜、剛度低等特點，加工難度大，需求量增加與加工效率不高間矛盾日益凸顯，高進給速度加工方法為該類零件高質高效加工提供了一種有效途徑。鑒於變曲率複雜零件高進給速度加工存在大動態誤差，制約加工效率的提升，研究動態誤差溯源與補償技術是實現該類零件高質高效加工的關鍵技術之一。以高進給速度加工為主導，深入分析變曲率複雜零件幾何特徵與加工工藝的基礎上，探索變曲率複雜零件高進給速度加工振動抑制方法，建立基於動態切削力的非規則加工變形誤差模型，提出變曲率複雜零件輪廓誤差溯源與精確估計及多誤差因素耦合作用下基於加工代碼的動態誤差補償方法，開發動態誤差補償仿真系統，最終形成變曲率複雜零件高進給速度加工動態誤差溯源與補償新方法、新技術。研究成果為變曲率複雜零件高質高效加工提供理論與技術支撐，提升高端裝備關鍵件製造能力和水平，豐富複雜零件加工製造理論。

結題摘要

變曲率複雜零件作為高端裝備中的關鍵件，往往採用難加工材料，兼具形面複雜、剛度低等特點，加工難度大，高進給速度加工方法為該類零件高質高效加工提供了一種有效途徑。面向變曲率複雜零件高質高效加工需求，針對變曲率複雜零件在高進給速度加工中易振動、加工變形不規則、出現大輪廓誤差等問題，開展了變曲率複雜零件高進給速度加工動態誤差溯源與補償相關技術研究。針對切削顫振問題，在建立變曲率複雜曲面高速切削力模型基礎上，通過對不同軸向切深下薄壁曲面剛度求解，建立了軸向切深與變曲率薄壁曲面零件剛度間關聯模型，獲得穩定軸向切深與實際軸向切深間對應關係，形成了適用於變曲率曲面零件的加工穩定域通用求解方法；針對加工變形不均問題，建立了加工過程瞬時切削量與加工變形的對應關係，創新提出規划進給速度以實現瞬時切削量再規劃方法，實現變曲率薄壁曲面加工變形均勻化，為薄壁曲面加工變形一次高效補償開闢了新途徑；複雜曲面加工刀軌高精插補是抑制動態誤差的基礎，在建立刀軌動態輪廓誤差與進給軸伺服參數、加工進給速度、刀軌幾何特徵之間關聯模型基礎上，提出刀軌動態輪廓誤差約束下的插補點處最大許用進給速度求解方法，據此發明了三軸/五軸數控工具機的NURBS曲線插補技術，確保了進給軸運動高階連續；面向刀軌動態輪廓誤差因隨進給速度、刀軌輪廓等因素變化而實時改變導致難以準確預估難題，發明了一種基於等效平面構建與初值再生Newton法的輪廓誤差高精實時快速算法，估計精度較國際同期方法提高1個數量級；在刀軌輪廓誤差精確估計的基礎上，發明了一種五軸加工軌跡輪廓誤差雙閉環實時補償方法，加工試件輪廓表明，刀軸方向和刀尖點輪廓誤差均降低60%以上，實現了複雜曲面加工輪廓誤差的穩健抑制；最終開發了變曲率複雜零件高進給速度加工動態誤差補償仿真系統，形成變曲率複雜零件高進給速度加工動態誤差溯源與補償新方法、新技術，並進行了驗證。研究成果為變曲率複雜零件高質高效加工提供理論與技術支撐，提升高端裝備關鍵件製造能力和水平，豐富複雜零件加工製造理論。通過項目實施，發表學術論文34篇(其中SCI檢索27篇、EI檢索32篇)，申請發明專利24項、授權21項，授批軟體著作權2項；2篇學術論文分別獲遼寧省自然科學學術成果獎(學術論文類)三等獎，2篇學術論文分別獲大連市自然科學優秀學術論文三等獎；參加國際學術會議(ICDMM2017、IMECE2017)2次。