CN108098031B - 蜂窝芯材料优化切削加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种蜂窝芯材料优化切削加工方法，通过蜂窝芯材料铣削试验获得蜂窝芯材料的典型加工缺陷，经分类和检测缺陷所在位置的蜂窝壁切入角实现对缺陷的表征，然后建立切削参数和切入角之间的关系模型，即切削参数的优化条件方程和切削参数的取值空间，根据取值空间选择切削参数从而实现蜂窝芯材料的优化切削加工。本发明避免了蜂窝芯材料加工缺陷的产生，得到高质量的加工表面。

Description

蜂窝芯材料优化切削加工方法
技术领域
本发明涉及的是一种机械加工领域的技术，具体是一种蜂窝芯材料加工中出现的缺陷的分类方法及其所在位置的表征方法，以及针对所有缺陷的低缺陷加工工艺优化方法。
背景技术
蜂窝芯材料由于其先进的性能在航空航天领域应用广泛，但是在切削加工过程中，由于蜂窝芯材料易变形和面内弱刚性的特性，并且没有一个很好的夹持方式可以可靠的对蜂窝芯材料进行夹持，所以蜂窝芯材料的切削加工质量普遍很差。蜂窝壁本身厚度仅有几十微米，在切削力的作用下极易产生各种各样的缺陷，包括但不限于加工毛刺、蜂窝壁的坍塌、蜂窝壁的变形、整体的形变等等。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种蜂窝芯材料优化切削加工方法，通过蜂窝芯材料铣削试验获取加工缺陷的分布规律，并基于此规律建立针对蜂窝芯材料的低缺陷工艺优化的优化条件方程，进而得到蜂窝芯材料的低缺陷加工参数，从而避免了蜂窝芯材料加工缺陷的产生，得到高质量的加工表面。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明通过蜂窝芯材料铣削试验获得蜂窝芯材料的典型加工缺陷，经分类和检测缺陷所在位置的蜂窝壁切入角实现对缺陷的表征，然后建立切削参数和切入角之间的关系模型，即切削参数的优化条件方程和切削参数的取值空间，根据取值空间选择切削参数从而实现蜂窝芯材料的优化切削加工。
所述的分类，包括：撕裂毛刺、壁撕裂、壁凹陷、芯格变形的缺陷分类，其中：撕裂毛刺发生在单层蜂窝壁上，要求撕裂产生的方向与已加工表面方向的夹角小于30°，在切削力的作用下，撕裂持续扩展，形成的窄而长的条状毛刺，一直到下一个蜂窝芯格节点为止；壁撕裂由蜂窝壁在刀尖的切削过程中产生的裂纹，然后在切削力作用下扩展形成的，该缺陷初期产生的裂纹方向与加工表面的方向呈超过45°的方向，向下深入蜂窝壁，形成壁撕裂缺陷；壁凹陷缺陷是刀具刃尖作用在蜂窝壁上使蜂窝壁发生的局部塑形变形，尚未产生撕裂或者裂纹，从而形壁凹陷缺陷；芯格变形铣削过程中某个方向的整体作用力超过了临近蜂窝芯格节点的产生塑性铰的临界力，导致的节点塑形变形，使组成节点的三条蜂窝壁不再保持120°的夹角，成为芯格变形缺陷。
所述的缺陷分布角是指：每个缺陷所在位置的蜂窝壁方向与该位置切削速度方向的夹角，也即是该位置的蜂窝壁切入角。
所述的缺陷的表征，即通过图像处理获得缺陷分布角，并辅以蜂窝芯切削加工中的缺陷类型进行表征，即首先获得缺陷表面的平面照片，然后按比例绘制刀具外圆轮廓，将其移动到缺陷所在位置，绘制缺陷产生点处的切线，也即切削速度方向，该切线与蜂窝壁方向的夹角确定为缺陷分布角。
所述的关系模型，通过统计正六边形蜂窝芯材料的三组平行边的在铣削中的所有缺陷的缺陷分布角及该分布角下产生的表面缺陷的数量，以缺陷分布角和数量绘制在坐标图上，记录缺陷集中分布的各个区域的分布角范围，并建立三组平行边的切入角和刀具摆角θr以及刀具摆角和切削宽度w之间的几何函数关系，根据缺陷分布区域的下限值θ1及上限值θ2和刀具摆角上下限θr1和θr2建立得到。
所述的坐标图，横坐标为缺陷分布角，纵坐标为该角度下的统计缺陷数量。
所述的关系模型包括：
l为蜂窝壁边长，wi为切削宽度，θi为切入角，θr为刀具摆角，为缺陷分布角下限值，为缺陷分布角上限值，Dt为刀具直径，i＝1、2、3；每条蜂窝壁的刀具摆角、切削宽度和缺陷分布角的几何关系，缺陷分布角要求不在(θ1，θ2)区间，即缺陷图分布角下限值θ1及上限值θ2。
所述的选择切削参数是指：通过关系模型得到切削宽度wi的三个取值区间
取这三个取值空间的交集作为最终选择的切削宽度w的取值区间(w1，w2)。
附图说明
图1为本发明的撕裂毛刺缺陷典型形貌示意图；
图2为本发明的壁撕裂缺陷的典型形貌示意图；
图3为本发明的壁凹陷缺陷的典型形貌示意图；
图4为本发明的芯格变形缺陷的典型形貌示意图；
图5为本发明的缺陷分布角图像处理获得法示意图；
图6为本发明的三个缺陷集中分布区域示意图；
图7为本发明的切入角、切宽w、刀具摆角θr之间的几何关系示意图；
图8位本发明的w取值区间确定示例图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例针对蜂窝芯材料切削加工的缺陷特点，提供了一种缺陷的分类方法以及使用缺陷分类加缺陷分布角来表征加工中出现的所有缺陷的表征方法，并且基于试验数据，建立蜂窝芯材料缺陷分布图以及确定蜂窝芯加工低缺陷的优化条件方程，从而得到避免加工缺陷出现的优化切削参数。
本实施例所述的蜂窝芯加工缺陷表征方法及优化方法包括以下具体步骤：
第一步，采集试验所得到的蜂窝芯加工缺陷的光学图像，与附图1、附图2、附图3和附图4进行对比，结合本实施例提出的撕裂毛刺、壁撕裂、壁凹陷以及芯格变形的特征，对加工缺陷进行分类评价。
第二步，拍摄所有加工缺陷的平面照片，以铣削路径上下边界为刀具直径绘制刀具轮廓圆，移动到缺陷所在位置，绘制该轮廓圆在缺陷所在位置的切线，以该切线和蜂窝壁的夹角为缺陷分布角，如附图5所示。
第三步，以缺陷类型加缺陷分布角的形式来描述蜂窝芯加工产生的所有缺陷，统计铣削过程中产生的所有表面缺陷的缺陷分布角，并且统计该分布角下产生的表面缺陷的数量，将统计得到的缺陷分布角和数量绘制在坐标图上，得到如附图6所示的蜂窝芯加工缺陷分布详图，记录每个缺陷集中区域的分布角下限值θ1及上限值θ2。
第四步，绘制蜂窝芯的所有蜂窝壁的缺陷分布角、刀具摆角以及切削宽度的几何关系图，如附图7所示。对于正六边形蜂窝芯材料，可以分为三组平行边，分别建立三组平行边的切入角和刀具摆角θr以及刀具摆角和切削宽度w之间的几何函数关系，根据缺陷分布区域的下限值θ1及上限值θ2和刀具摆角上下限θr1和θr2建立关系模型。
第五步，通过求解关系模型中的三组平行边的三组优化条件方程，得到切削宽度wi的所有可能的取值区间，如附图8所示，最终得到能同时满足上述三组优化条件方程的切削宽度w的取值要求，即
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (6)

1.一种蜂窝芯材料优化切削加工方法，其特征在于，通过蜂窝芯材料铣削试验获得蜂窝芯材料的典型加工缺陷，经分类和检测缺陷所在位置的蜂窝壁切入角实现对缺陷的表征，然后建立切削参数和切入角之间的关系模型，即切削参数的优化条件方程和切削参数的取值空间，根据取值空间选择切削参数从而实现蜂窝芯材料的优化切削加工；
所述的关系模型，通过统计正六边形蜂窝芯材料的三组平行边的在铣削中的所有缺陷的缺陷分布角及该分布角下产生的表面缺陷的数量，以缺陷分布角和数量绘制在坐标图上，记录缺陷集中分布的各个区域的分布角范围，并建立三组平行边的切入角和刀具摆角θr以及刀具摆角和切削宽度w之间的几何函数关系，根据缺陷分布区域的下限值θ1及上限值θ2和刀具摆角下限θr1以及上限θr2建立得到；
所述的关系模型具体包括：
其中：l为蜂窝壁边长，wi为切削宽度，θi为切入角，θr为刀具摆角，为缺陷分布角下限值，为缺陷分布角上限值，Dt为刀具直径，i＝1、2、3；
所述的选择切削参数是指：通过关系模型得到切削宽度wi的三个取值区间 取这三个取值空间的交集作为最终选择的切削宽度w的取值区间(w1，w2)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的分类，包括：撕裂毛刺、壁撕裂、壁凹陷、芯格变形的缺陷分类。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述的分类中，撕裂毛刺发生在单层蜂窝壁上，要求撕裂产生的方向与已加工表面方向的夹角小于30°，在切削力的作用下，撕裂持续扩展，形成的窄而长的条状毛刺，一直到下一个蜂窝芯格节点为止；壁撕裂由蜂窝壁在刀尖的切削过程中产生的裂纹，然后在切削力作用下扩展形成的，该缺陷初期产生的裂纹方向与加工表面的方向呈超过45°的方向，向下深入蜂窝壁，形成壁撕裂缺陷；壁凹陷缺陷是刀具刃尖作用在蜂窝壁上使蜂窝壁发生的局部塑形变形，尚未产生撕裂或者裂纹，从而形壁凹陷缺陷；芯格变形铣削过程中某个方向的整体作用力超过了临近蜂窝芯格节点的产生塑性铰的临界力，导致的节点塑形变形，使组成节点的三条蜂窝壁不再保持120°的夹角，成为芯格变形缺陷。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的缺陷分布角是指：每个缺陷所在位置的蜂窝壁方向与该位置切削速度方向的夹角，也即是该位置的蜂窝壁切入角。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的缺陷的表征，即通过图像处理获得缺陷分布角，并辅以蜂窝芯切削加工中的缺陷类型进行表征，即首先获得缺陷表面的平面照片，然后按比例绘制刀具外圆轮廓，将其移动到缺陷所在位置，绘制缺陷产生点处的切线，也即切削速度方向，该切线与蜂窝壁方向的夹角确定为缺陷分布角。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的选择切削参数为其中：l为蜂窝壁边长，w为切削宽度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111168156B (zh) * 2020-01-17 2021-03-09 深圳精匠云创科技有限公司 一种切削刀具
CN111390285B (zh) * 2020-03-31 2021-10-08 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种蜂窝芯加工刀轨生成方法
CN111967166B (zh) * 2020-08-30 2022-05-27 西北工业大学 一种蜂窝芯弯曲过程中芯格变形评估方法
CN113182566B (zh) * 2021-03-31 2022-07-15 成都飞机工业（集团）有限责任公司 蜂窝芯排水槽铣切刀具以及铣切方法
CN114713872B (zh) * 2022-04-21 2024-02-23 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1160609A (en) * 1966-11-14 1969-08-06 Picker Corp Multi-Passage Collimators
CN1727115A (zh) * 2005-07-21 2006-02-01 浙江大学 蜂窝类柔性材料铣削力测定方法及其装置
CN102622489A (zh) * 2012-03-26 2012-08-01 上海交通大学 基于acis平台的五轴侧铣加工切削力预测方法
CN102773322A (zh) * 2012-07-27 2012-11-14 东莞精锐电器五金有限公司 蜂窝金属板加工方法及加工装置
CN104032157A (zh) * 2014-06-10 2014-09-10 深圳先进技术研究院 一种规则多孔金属材料及其制备方法与应用
CN204820472U (zh) * 2015-06-15 2015-12-02 清华大学 蜂窝夹芯
CN206567588U (zh) * 2017-02-07 2017-10-20 菲舍尔航空部件（镇江）有限公司 蜂窝芯材铣切刀具

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1160609A (en) * 1966-11-14 1969-08-06 Picker Corp Multi-Passage Collimators
CN1727115A (zh) * 2005-07-21 2006-02-01 浙江大学 蜂窝类柔性材料铣削力测定方法及其装置
CN102622489A (zh) * 2012-03-26 2012-08-01 上海交通大学 基于acis平台的五轴侧铣加工切削力预测方法
CN102773322A (zh) * 2012-07-27 2012-11-14 东莞精锐电器五金有限公司 蜂窝金属板加工方法及加工装置
CN104032157A (zh) * 2014-06-10 2014-09-10 深圳先进技术研究院 一种规则多孔金属材料及其制备方法与应用
CN204820472U (zh) * 2015-06-15 2015-12-02 清华大学 蜂窝夹芯
CN206567588U (zh) * 2017-02-07 2017-10-20 菲舍尔航空部件（镇江）有限公司 蜂窝芯材铣切刀具

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