穩(wěn)定切削條件下的薄壁件變形抑制方法.pdf

1、薄壁零件以其質量輕、結構緊湊等優(yōu)點廣泛應用于航空航天領域，極端的工作環(huán)境決定了其必須由難加工材料制成。鈦合金作為一種典型的難加工材料，具有質量輕、抗蝕耐熱性好、比強度高、機械性能好的特點，因此成為制造發(fā)動機葉片、渦輪等的理想材料。然而，由于鈦合金導熱性較差、高溫形成硬化層、塑性低、硬度高、彈性模量低，導致其加工性差，采用傳統(tǒng)的機械加工方法雖然可以實現(xiàn)難加工材料薄壁零件的高精度加工，但加工效率較低，制約了其應用的推廣。高速切削技術的廣泛應

2、用為難加工材料薄壁零件的加工提供了有效途徑，然而由于薄壁零件自身剛度較低，加之難加工材料切削過程的切削力相對較大，使得高速銑削過程中的加工振動及讓刀變形問題變得尤為顯著，不僅影響了薄壁件的加工質量，同時也大大制約了加工效率的提高。因此，探究穩(wěn)定切削條件下的難加工材料薄壁零件變形抑制方法具有較高的工程實際應用價值。
　　本文以穩(wěn)定切削條件下減小薄壁零件加工變形為目標，通過對穩(wěn)定切削條件下加工工藝參數(shù)的優(yōu)選以及對切削走刀路徑的合理再規(guī)

3、劃，結合基于加工刀位點修改的加工變形補償方法，保證了薄壁零件高速銑削過程中的壁厚均勻性，從而實現(xiàn)優(yōu)質、高效加工。本文的主要研究內容如下：
　　首先，基于經(jīng)典的穩(wěn)定域求解方法對加工薄壁零件的穩(wěn)定域進行求解，得到關于主軸轉速與軸向切深的穩(wěn)定域邊界曲線，從而確定工藝系統(tǒng)在穩(wěn)定切削條件下軸向切深范圍，為后續(xù)加工工藝參數(shù)的優(yōu)選提供參考。與以往忽略切削過程中零件剛度變化的計算方法不同，本文中考慮薄壁零件加工過程中，隨著材料的去除，零件整體剛度

4、變化的情況，從而實現(xiàn)了在穩(wěn)定切削的條件下加工效率的最大化，保證了優(yōu)質、高效加工。
　　之后，在保證穩(wěn)定切削的條件下，以減小薄壁零件加工變形及提高表面加工質量為目標進行加工工藝參數(shù)優(yōu)選。通過設計關于主軸轉速、進給速度和軸向切深的單因素實驗對各工藝參數(shù)進行初選，確定適合加工的工藝參數(shù)范圍。接下來，根據(jù)單因素實驗得到的加工參數(shù)范圍，設計基于響應曲面法的正交實驗對加工參數(shù)進一步優(yōu)選，以獲得保證較小切削力的加工參數(shù)組合，從而減小薄壁零件加工

5、變形，提高加工精度。此外，采用多元回歸擬合法處理實驗數(shù)據(jù)得到的銑削力預測模型，為不同參數(shù)組合下切削力的預估提供了有效途徑。
　　最后，結合優(yōu)化后的加工工藝參數(shù)組合，通過分析不同的加工走刀路徑對薄壁零件的加工變形以及其表面加工質量所帶來的影響，制定合理的加工路徑，有效控制薄壁零件高速銑削加工變形，保證加工質量。在此基礎上，提出一種基于刀位點修改的薄壁零件變形補償方法，保證薄壁零件壁厚均勻性，提高加工幾何精度。
　　上述內容為后