基于直纹曲面重构的铝合金薄壁件加工变形误差补偿方法

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1、大型结构件加工LARGE-SIZEDSTRUCTURECOMPONENTPROCESSING基于直纹曲面重构的铝合金*薄壁件加工变形误差补偿方法12333樊建勋，徐仁乾，胡自化，秦长江，徐韬智（1.海军驻阎良地区航空军事代表室，西安710089；2.航空工业西安飞机工业（集团）有限责任公司，西安710089；3.湘潭大学机械工程学院，湘潭411105）[摘要]由于薄壁件低刚度特性导致常规单一几何规划编程的数控精加工质量难以保证，根据多步迭代补偿法，提出采用构造直纹曲面补偿面对刀具轨迹进行修正，进而建立基于加工变形误差补偿的刀轨优化算法。最后，利用加工试验进行验证

2、分析，试验结果表明所建立的加工变形补偿方法正确可靠。关键词：薄壁件；直纹面；加工变形；误差补偿DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2017.11.099薄壁件作为数控切削加工的典方法对加工变形误差进行补偿。国[9]型零件在航空、军工等尖端科学领域内学者武凯等对薄壁腹板的加工中应用广泛，如飞机结构件中的整体变形规律进行分析并提出优化切削薄板以及发动机的涡轮叶片等。目参数的方法来控制加工变形误差。[10]前薄壁件已广泛采用数控侧铣加工詹友仁通过对叶轮叶片加工变形工艺，由于这类零件具有结构形状复误差补偿及侧铣刀轨计算方法的理杂、刚度低、加工精度要

3、求高等特点，论分析，利用铣削力预测模型及有限在实际加工中极易产生加工变形，严元仿真方法预测了叶轮叶片在铣削重影响工件的加工精度以及表面质过程中的加工变形误差，在此基础[1]量。上建立了基于加工变形误差补偿的为有效控制加工变形误差，提高叶轮叶片加工刀轨优化算法。刘雄[11][12]数控侧铣加工精度，国内外许多学者伟、孙越等基于反变形思想，研对加工变形误差的离线补偿技术进究了误差补偿中的叶片模型重构和樊建勋[2]行研究。国外学者Depince等对光顺问题，通过采用多次误差补偿方工程师,研究方向为飞机零件加平头铣刀侧铣加工过程中刀具变形法，有效地提高了叶片的加工精度。

4、工、部件装配的质量控制。[13]引起的误差进行了预测和补偿研究，王志刚等运用有限元分析软件并采用多步迭代的方法来计算最终ANSYS对经典航空薄壁结构件的加[3][4][5]补偿量。Zhang、Huang、Wei等工变形进行了分析，提出在精加工时分别采用神经网络、递归方法和试验在数控编程时让刀具在原有走刀轨*基金项目：湖南省科技厅科技计划重点研发项手段来修正刀具轨迹，以提高低刚迹中按照变形程度附加一个偏摆补目(2016GK2014)；湖南省自然科学株洲联合基[6][7]度工件加工质量。Kvrgic、Tung、偿的方法，大幅度消除让刀误差。金项目（2017JJ405

5、5）；复杂轨迹加工工艺及装[8]备教育部工程研究中心开放课题（2015CTP05）；Peng等开发了一些数控程序修改现阶段离线补偿方法主要从数湖南省研究生科研创新项目（CX2016B231）。的软件，该软件通过修正NC代码的控程序修改和刀具轨迹的直接修正2017年第11期·航空制造技术99大型结构件加工LARGE-SIZEDSTRUCTURECOMPONENTPROCESSING两方面展开研究。本文转变传统研加工变形的产生，因此y究思路，对基于直纹曲面重构的薄壁补偿后的实际切深与初修正后的刀轨理论设计刀轨件加工变形补偿方法展开研究，该方始名义切深之间仍残余Ayc

6、j法根据直纹面薄壁件加工变形的测一定的加工变形误差，工件厚度方向uyij量结果优选多次迭代补偿法；通过故单次加工变形误差补ydjCAD逆向造型方法构造直纹补偿面偿难以一次性将加工变间接对刀具轨迹进行修正，建立基于形误差补偿到位。uyiUiXdXc加工变形误差补偿的刀轨优化算法；3多次加工变形误差ypjA最后开展直纹面薄壁件的数控铣削迭代补偿法预测变形曲面试验研究，以验证所建立的补偿方法多次加工变形误差x的有效性。迭代补偿法则考虑了加工件长度方向图1加工变形误差补偿原理工变形与误差补偿量的Fig.1Compensationprincipleofmachining理

7、论基础耦合关系，采用分层迭deformationerror1加工变形误差补偿原理代的方式对变形误差进Z补偿量拟合曲线加工变形误差的补偿方法主要行优化补偿。多次加工分为在线式和离线式两种，与在线式变形误差迭代补偿法原Zi误差补偿法相比，离线误差补偿法对理如图3所示。PO基准轴相关硬件要求较低，具有成本低，可设刀位某一位置刀Zi操作性强的特点，故本文采用离线补触点的初始变形值为偿法开展相关研究。加工变形误差δ0，对应的加工变形误加工变形曲线的补偿主要是通过对加工过程中的差为λ。进行第一次图2加工变形误差完全补偿原理0Fig.2Completecompensation

8、principleofm