CN101791770A - 一种自由轮廓曲面铣削加工的让刀误差补偿方法 - Google Patents

一种自由轮廓曲面铣削加工的让刀误差补偿方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101791770A
CN101791770A CN200910248815A CN200910248815A CN101791770A CN 101791770 A CN101791770 A CN 101791770A CN 200910248815 A CN200910248815 A CN 200910248815A CN 200910248815 A CN200910248815 A CN 200910248815A CN 101791770 A CN101791770 A CN 101791770A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cutter
contact
curved surface
cutting force
error
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200910248815A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101791770B (zh
Inventor
魏兆成
王敏杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Priority to CN2009102488150A priority Critical patent/CN101791770B/zh
Publication of CN101791770A publication Critical patent/CN101791770A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101791770B publication Critical patent/CN101791770B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Numerical Control (AREA)

Abstract

一种自由轮廓曲面铣削加工的让刀误差补偿方法,属于铣削加工制造技术领域。其特征是通过规划半精加工的刀具轨迹,优化精加工的加工余量,使得精加工过程中法向等效接触切削力保持恒定,进而保持法向让刀误差恒定。让刀误差通过法向等距偏置精加工刀具轨迹实现补偿。加工余量优化考虑了自由轮廓曲面加工过程中刀具的实际切削进给速度和切触角的变化。本发明的效果和益处是实现方法简单可靠,无需繁琐的测量和迭代计算,可以模块化实现,易于形成软件产品。

Description

一种自由轮廓曲面铣削加工的让刀误差补偿方法
技术领域
本发明属于铣削加工制造技术领域,涉及到让刀误差补偿方法,特别涉及到一种自由轮廓曲面铣削加工的让刀误差补偿方法。
背景技术
铣削加工过程中由于切削载荷的作用,加工系统特别是刀具系统不可避免地存在一定的挠曲变形,致使加工后工件的尺寸和形状存在误差。随着机床设备运动、定位精度的提高,加工过程中的让刀误差已经成为高刚度工件铣削加工误差的最主要组成部分,特别是在使用大长径比刀具加工时尤为明显。自由轮廓曲面铣削加工在航空航天、汽车、模具等加工制造工业中应用广泛。对于尺寸精度和形状精度要求较高的配合曲面铣削加工,比如模具分型曲面、涡轮蜗杆啮合面等,由于加工过程中让刀误差的存在,配合曲面间无法做到很好地贴合,需要大量的手工研磨工作,致使加工效率低下,制造成本增加。当前关于让刀误差补偿的研究还主要集中在航空薄壁件直面铣削加工,对于曲面加工误差补偿技术鲜有报道。经对现有技术的文献检索发现,Cho,M.-W.等人发表的《Integrated Error Compensation Method Using OMM System for ProfileMilling Operation》(刊物Journal of Materials Processing Technology)2003.136(1-3):p.88-99.)《Integrated Machining Error Compensation MethodUsing OMM Data and Modified PNN Algorithm》(刊物《Int.J.Mach.ToolsManuf》2006.46(12-13):p.1417-1427.),提出了一种基于测量系统的轮廓加工误差补偿方法。该方法通过测量试切加工后工件的尺寸,评估误差分布情况,修正加工文件,然后再试切加工,再测量、评估误差、修正加工文件,直到加工误差落在允许的范围之内。该方法建立在试切加工测量的基础之上,实现成本高昂,适合于大批量制造的场合。Rao.V.S.and P.V.M.Rao发表的《ToolDeflection Compensation in Peripheral Milling of Curved Geometries》(刊物《Int.J.Mach.Tools Manuf.》2006.46(15):p.2036-2043.)提出了一种基于让刀误差预测的误差补偿方法:针对每一刀具位置计算其让刀误差值,通过修改精加工刀具轨迹的方式进行补偿。该方法需要大量的迭代计算来确定各刀具位置的让刀误差补偿值,实现效率不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对自由轮廓曲面铣削加工过程中存在的让刀误差问题,提供一种实用的误差补偿工艺方法。
本发明的技术方案:在对自由轮廓曲面铣削过程分析的基础上,通过规划半精加工的刀具轨迹,优化精加工的加工余量,使得精加工过程中刀具所承受的法向等效接触切削力保持恒定,进而使得加工过程中的刀具偏差保持恒定。
让刀误差通过法向等距偏置精加工刀具轨迹来实现。
本发明具体实施步骤如下:
步骤1.规划半精加工刀具轨迹,优化精加工加工余量:
(1)构建法向等效接触切削力搜索曲面,针对某设定的等效接触切削力大小,提取等切削力曲线,建立法向等效接触切削力恒定条件下刀触点进给速度和刀具的切触包角之间的关系:
a.基于现有的切削力模型,在某一个较大的进给速度和刀具切触角范围内仿真计算法向等效接触切削力,构建等效法向接触切削力的三维搜索曲面;
b.依据设定的法向等效接触切削力,在三维搜索曲面上提取等高线,建立法向等效接触切削力恒定条件下切削进给速度与刀具切触角之间的对应关系。
(2)依据工件轮廓几何和刀具中心进给速度计算加工过程中各位置的刀触点进给速度。并根据步骤(1)得到的法向等效接触切削力恒定条件下刀触点进给速度和刀具的切触包角之间的关系,计算加工过程中各位置的刀具切触角:
a.按照精度要求充分离散加工轨迹;
b.计算每个离散节点位置的法向量;
c.计算各刀具位置对应的刀触点,得到刀触点进给速度;
d.依据步骤c得到的实际切削速度和步骤(1)得到的对应关系,计算精加工过程的刀具切触角。
(3)规划半精加工刀具轨迹,优化精加工加工余量:
a.由步骤(2)得到的离散节点的轨迹法向量和对应位置刀具切触角,计算各刀具位置点对应的加工余量;
b.基于上述的加工余量信息,规划半精加工的刀具轨迹。按照该轨迹加工后,所留下的材料残余即为所期望的精加工余量。
步骤2.自由轮廓曲面补偿加工:
(1)根据设定的等效接触切削力大小,计算精加工刀具轨迹法向偏置量,偏置精加工刀具轨迹;
(2)执行规划好的半精加工刀具轨迹,完成精加工余量优化。半精加工之前的材料去除工作按照传统的加工方法完成。
(3)执行偏置的精加工刀具轨迹,完成自由轮廓曲面的让刀误差补偿加工。
本发明的效果和益处是,实施方法简单有效,不需要繁琐地测量和迭代计算,大大简化了自由轮廓曲面的让刀误差补偿过程。同时,本发明能够模块化实现,易于与现有的软件集成。
附图说明
附图1是自由轮廓曲面让刀误差补偿的流程图。
附图2是法向平均接触切削力搜索曲面及等切削力曲线示意图。
附图3是轮廓曲面加工过程中实际切削进给速度图。
附图4是计算得到的刀具切触角度图。
附图5是自由轮廓曲面让刀误差补偿加工的示意图。
附图6是自由轮廓曲面让刀误差补偿效果示意图。
具体实施方案
下面结合技术方案和附图详细叙述本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例刀具中心每齿进给量为0.1mm;预设的法向等效接触切削载荷为80N;工件材料为7075铝合金;使用涂层硬质合金刀具,刀具直径8mm;安装后刀具伸出刀柄长度为70mm;工件轮廓为4次NURBS自由曲线;附图1为让刀误差补偿的流程图。如图所示,具体实施步骤如下:
步骤1.规划半精加工刀具轨迹,优化精加工加工余量;
(1)基于现有的切削力模型,在每齿进给量0.02~0.25mm,刀具切触角0~85°的范围内,仿真法向等效接触切削力,构建法向等效接触切削力的三维搜索曲面,如附图2。在三维搜索曲面上提取法向等效接触切削力为80N的等高线,建立法向等效接触切削力恒定条件下进给速度与刀具切触角之间的对应关系;
(2)刀具轨迹的离散精度取0.1mm,计算各节点位置的法向量和各对应位置的刀触点,得到实际加工的每齿进给量,如附图3所示。再结合步骤(1)得到的法向等效接触切削力恒定条件下进给速度和刀具切触包角之间的关系,计算加工过程中各位置的刀具切触角,如附图4所示;
(3)根据步骤(1)得到的离散节点的法向量和步骤(2)得到的对应位置刀具切触角,计算每一刀具位置对应的加工余量点;基于上述的加工余量信息,规划半精加工的刀具轨迹。按照该轨迹加工后,所留下的材料残余即为所期望的精加工余量,如附图5所示;
步骤2.自由轮廓曲面补偿加工:
根据设定的等效接触切削力大小,计算精加工刀具轨迹法向偏置量,偏置精加工刀具轨迹;执行规划的半精加工刀具轨迹,完成精加工余量优化。半精加工之前的材料去除工作按照传统的加工方法完成;执行偏置的精加工刀具轨迹,完成曲面让刀误差补偿加工。附图6为本实施例让刀误差补偿效果图。

Claims (1)

1.一种自由轮廓曲面铣削加工的让刀误差补偿方法,其特征是,通过规划半精加工的刀具轨迹,优化精加工的加工余量,使得精加工过程中法向让刀误差保持恒定;让刀误差补偿通过法向等距偏置精加工的刀具轨迹来实现;补偿方法步骤如下:
(1)规划半精加工刀具轨迹,优化精加工加工余量:
a.构建法向等效接触切削力搜索曲面,针对某设定的等效接触切削力值,提取等切削力曲线,建立法向等效接触切削力恒定条件下刀触点进给速度和刀具的切触包角之间的对应关系;
b.依据工件轮廓几何和刀具中心进给速度计算加工过程中各位置的刀触点进给速度;并根据步骤a得到的法向等效接触切削力恒定条件下刀触点进给速度和刀具的切触包角之间的关系,计算加工过程中各位置的刀具切触角;
c.根据步骤b得到的刀具切触角信息,规划半精加工刀具轨迹,优化精加工的加工余量;
(2)补偿加工:
a.根据设定的等效接触切削力大小,计算让刀误差值,并据此偏置精加工刀具轨迹;
b.执行规划好的半精加工刀具轨迹,完成精加工余量优化;半精加工之前的材料去除工作按照传统的加工方法完成;
c.执行偏置的精加工刀具轨迹,完成曲面让刀误差补偿加工。
CN2009102488150A 2009-12-25 2009-12-25 一种自由轮廓曲面铣削加工的让刀误差补偿方法 Expired - Fee Related CN101791770B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009102488150A CN101791770B (zh) 2009-12-25 2009-12-25 一种自由轮廓曲面铣削加工的让刀误差补偿方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009102488150A CN101791770B (zh) 2009-12-25 2009-12-25 一种自由轮廓曲面铣削加工的让刀误差补偿方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101791770A true CN101791770A (zh) 2010-08-04
CN101791770B CN101791770B (zh) 2012-05-23

Family

ID=42584801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009102488150A Expired - Fee Related CN101791770B (zh) 2009-12-25 2009-12-25 一种自由轮廓曲面铣削加工的让刀误差补偿方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101791770B (zh)

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102059583A (zh) * 2010-11-10 2011-05-18 国营险峰机器厂 大型难切削零件的精加工方法
CN102072842A (zh) * 2010-11-01 2011-05-25 北京航空航天大学 一种航空薄壁件加工变形与动态响应的测量装置
CN102430765A (zh) * 2011-10-28 2012-05-02 湖北三江航天险峰电子信息有限公司 大型回转体零件车削加工误差检测自适应补偿方法
CN102581384A (zh) * 2012-03-19 2012-07-18 天津第一机床总厂 一种基于等切削面积的插齿加工方法
CN102880114A (zh) * 2012-10-18 2013-01-16 南京航空航天大学 飞机结构件数控加工在线自适应刀轨补偿方法
CN103317541A (zh) * 2013-06-07 2013-09-25 浙江工业大学 一种基于平板切割机的刀具补偿方法
CN103692286A (zh) * 2013-12-10 2014-04-02 北京精雕科技有限公司 一种利用数控加工去除冲压毛刺的方法
CN104317246A (zh) * 2014-08-27 2015-01-28 华中科技大学无锡研究院 一种对弱刚性刀具多轴加工路径进行让刀补偿的方法
CN104400092A (zh) * 2014-11-28 2015-03-11 湖北三江航天险峰电子信息有限公司 一种轮廓具有复合斜面的立体型面的铣削精加工方法
CN104793561A (zh) * 2015-04-13 2015-07-22 宜昌长机科技有限责任公司 一种求解插齿机切削面积的计算方法
CN106020132A (zh) * 2016-06-07 2016-10-12 西北工业大学 基于现场实测切削力数据与离线优化的粗加工进给速度优化方法
CN106041183A (zh) * 2016-07-05 2016-10-26 大连理工大学 薄壁曲面稳定铣削的极限轴向切深判定方法
CN106925997A (zh) * 2015-12-29 2017-07-07 上海发那科机器人有限公司 一种自动钻铣系统及方法、钻铣生产线
CN107037779A (zh) * 2017-05-09 2017-08-11 西北工业大学 非均匀公差下的自由曲面nc加工刀具轨迹优化方法
CN107203188A (zh) * 2016-03-16 2017-09-26 西门子公司 用于以优化的加工时间在机床中加工工件的方法
CN107866705A (zh) * 2016-09-27 2018-04-03 上海宝钢工业技术服务有限公司 轧辊恒线速的磨削方法
CN109960215A (zh) * 2019-04-10 2019-07-02 大连理工大学 一种四轴车床加工轨迹轮廓误差离线补偿方法
CN110989503A (zh) * 2019-11-29 2020-04-10 华中科技大学 一种让刀误差约束复杂曲面铣削加工进给速度的控制方法
CN111958611A (zh) * 2020-07-31 2020-11-20 华中科技大学 考虑轮廓误差最小的铣削加工机器人姿态优化方法及设备
CN113031516A (zh) * 2021-03-01 2021-06-25 上海智能制造功能平台有限公司 一种考虑铣刀直径的平面补偿轨迹优化方法及装置
CN113365784A (zh) * 2019-01-28 2021-09-07 西门子股份公司 工件的数控加工的计算机辅助优化

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5678964A (en) * 1995-08-10 1997-10-21 Dashevsky; Leon G. Method of determining slide straightness and for providing a straight reference surface for a machine tool
CN101493683A (zh) * 2009-01-09 2009-07-29 成都飞机工业(集团)有限责任公司 一种基于数字化误差补偿模板实现飞机大部件数控精加工的方法

Cited By (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102072842A (zh) * 2010-11-01 2011-05-25 北京航空航天大学 一种航空薄壁件加工变形与动态响应的测量装置
CN102072842B (zh) * 2010-11-01 2013-03-13 北京航空航天大学 一种航空薄壁件加工变形与动态响应的测量装置
CN102059583B (zh) * 2010-11-10 2013-06-26 国营险峰机器厂 大型难切削零件的精加工方法
CN102059583A (zh) * 2010-11-10 2011-05-18 国营险峰机器厂 大型难切削零件的精加工方法
CN102430765A (zh) * 2011-10-28 2012-05-02 湖北三江航天险峰电子信息有限公司 大型回转体零件车削加工误差检测自适应补偿方法
CN102430765B (zh) * 2011-10-28 2014-01-08 湖北三江航天险峰电子信息有限公司 大型回转体零件车削加工误差检测自适应补偿方法
CN102581384A (zh) * 2012-03-19 2012-07-18 天津第一机床总厂 一种基于等切削面积的插齿加工方法
CN102581384B (zh) * 2012-03-19 2013-10-16 天津第一机床总厂 一种基于等切削面积的插齿加工方法
CN102880114B (zh) * 2012-10-18 2014-12-10 南京航空航天大学 飞机结构件数控加工在线自适应刀轨补偿方法
CN102880114A (zh) * 2012-10-18 2013-01-16 南京航空航天大学 飞机结构件数控加工在线自适应刀轨补偿方法
CN103317541A (zh) * 2013-06-07 2013-09-25 浙江工业大学 一种基于平板切割机的刀具补偿方法
CN103692286A (zh) * 2013-12-10 2014-04-02 北京精雕科技有限公司 一种利用数控加工去除冲压毛刺的方法
CN103692286B (zh) * 2013-12-10 2016-03-30 北京精雕科技集团有限公司 一种利用数控加工去除冲压毛刺的方法
CN104317246A (zh) * 2014-08-27 2015-01-28 华中科技大学无锡研究院 一种对弱刚性刀具多轴加工路径进行让刀补偿的方法
CN104317246B (zh) * 2014-08-27 2017-04-05 华中科技大学无锡研究院 一种对弱刚性刀具多轴加工路径进行让刀补偿的方法
CN104400092A (zh) * 2014-11-28 2015-03-11 湖北三江航天险峰电子信息有限公司 一种轮廓具有复合斜面的立体型面的铣削精加工方法
CN104793561A (zh) * 2015-04-13 2015-07-22 宜昌长机科技有限责任公司 一种求解插齿机切削面积的计算方法
CN106925997B (zh) * 2015-12-29 2024-01-23 上海发那科机器人有限公司 一种自动钻铣系统及方法、钻铣生产线
CN106925997A (zh) * 2015-12-29 2017-07-07 上海发那科机器人有限公司 一种自动钻铣系统及方法、钻铣生产线
CN107203188B (zh) * 2016-03-16 2019-06-21 西门子公司 用于以优化的加工时间在机床中加工工件的方法
US10558193B2 (en) 2016-03-16 2020-02-11 Siemens Aktiengesellschaft Method for machining a workpiece in a machine tool with optimized machining time
CN107203188A (zh) * 2016-03-16 2017-09-26 西门子公司 用于以优化的加工时间在机床中加工工件的方法
CN106020132A (zh) * 2016-06-07 2016-10-12 西北工业大学 基于现场实测切削力数据与离线优化的粗加工进给速度优化方法
CN106020132B (zh) * 2016-06-07 2018-10-19 西北工业大学 基于现场实测切削力数据与离线优化的粗加工进给速度优化方法
CN106041183B (zh) * 2016-07-05 2017-12-26 大连理工大学 薄壁曲面稳定铣削的极限轴向切深判定方法
CN106041183A (zh) * 2016-07-05 2016-10-26 大连理工大学 薄壁曲面稳定铣削的极限轴向切深判定方法
CN107866705A (zh) * 2016-09-27 2018-04-03 上海宝钢工业技术服务有限公司 轧辊恒线速的磨削方法
CN107037779B (zh) * 2017-05-09 2019-03-05 西北工业大学 非均匀公差下的自由曲面nc加工刀具轨迹优化方法
CN107037779A (zh) * 2017-05-09 2017-08-11 西北工业大学 非均匀公差下的自由曲面nc加工刀具轨迹优化方法
CN113365784A (zh) * 2019-01-28 2021-09-07 西门子股份公司 工件的数控加工的计算机辅助优化
CN113365784B (zh) * 2019-01-28 2023-11-14 西门子股份公司 工件的数控加工的计算机辅助优化
CN109960215A (zh) * 2019-04-10 2019-07-02 大连理工大学 一种四轴车床加工轨迹轮廓误差离线补偿方法
CN110989503A (zh) * 2019-11-29 2020-04-10 华中科技大学 一种让刀误差约束复杂曲面铣削加工进给速度的控制方法
CN111958611A (zh) * 2020-07-31 2020-11-20 华中科技大学 考虑轮廓误差最小的铣削加工机器人姿态优化方法及设备
CN113031516A (zh) * 2021-03-01 2021-06-25 上海智能制造功能平台有限公司 一种考虑铣刀直径的平面补偿轨迹优化方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN101791770B (zh) 2012-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101791770B (zh) 一种自由轮廓曲面铣削加工的让刀误差补偿方法
CN104759942A (zh) 一种薄壁零件的铣削变形在线测量与补偿加工方法
JP5232313B1 (ja) バイト加工を行うワイヤ放電加工機、ワイヤ放電加工機によるバイト加工方法、およびバイト加工を行うワイヤ放電加工機用プログラム作成装置
CN105242637A (zh) 一种航空薄壁叶片补偿加工方法
CN102129232A (zh) 五轴侧铣加工工艺参数设计方法
CN103645674B (zh) 一种整体叶轮叶片的粗-半精-精铣混合路径生成方法
CN102319921B (zh) 可倾斜主轴数控铣床的分层加工方法
CN102825315A (zh) 槽特征内型的螺旋铣加工方法
CN106424969B (zh) 一种考虑刀具偏心的插铣动态切削力精确预测方法
CN105701323A (zh) 一种插铣加工切削力预测建模方法
CN103394988B (zh) 一种多轴联动砂带磨削加工中的进退刀路规划方法
CN104959666A (zh) 双圆弧大进给环形铣刀及其制备工艺与检测方法
CN104678893A (zh) 一种整体叶轮粗加工周向定切宽走刀路径的规划方法
CN105563062A (zh) 硬质合金车刀的加工方法
CN105397162A (zh) 钛合金材料高精度复杂曲面加工方法
CN112475328B (zh) 一种切削力波动小的车削加工刀具轨迹规划方法
CN104317246A (zh) 一种对弱刚性刀具多轴加工路径进行让刀补偿的方法
CN112139863B (zh) 基于能量守恒的阀芯棱边磨削毛刺形态预测方法
CN104096887B (zh) 一种铣削加工组件
CN106599389B (zh) 一种平头立铣刀宽行加工的刀刃接触判别方法
Liang et al. Design and fabrication of a new micro ball-end mill with conical flank face
CN108746795B (zh) 一种预测模具型腔数控铣削中颤振的方法
CN101587348A (zh) 三维刃口轮廓的螺旋线插补加工方法
CN104385084B (zh) 可变成型基圆平面包络凸曲面工件五轴磨削加工方法
KR101570359B1 (ko) 플랭크 정삭 가공경로 생성 방법 및 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120523

Termination date: 20141225

EXPY Termination of patent right or utility model