[发明专利]一种适用于平面铣削多工步过程的全局变形仿真方法

说明书

本发明公开了一种适用于平面铣削多工步过程的全局变形仿真方法，涉及铣削变形计算领域，通过将工件表面栅格化，构建工件表面基准棋盘空间，然后按照固定空间网格基准的棋盘表达法将定位‑夹紧‑铣削‑释放各工步中计算的表面点云转换为基准棋盘空间表达量，最后通过具有相同基准棋盘空间的点云变量的数值累积计算，实现多工步铣削加工表面最终全局变形的计算。本发明实现了多工步过程中非同源表面误差点云的协调分析，较好解决了非均匀全局变形在多工步过程中的传递与累积计算，适用于复杂工件特别是表面几何方程未知的多孔洞表面的多工步全局变形计算。

技术领域

本发明涉及铣削变形计算领域，尤其涉及一种适用于平面铣削多工步过程的全局变形仿真方法。

背景技术

大尺寸多齿盘铣刀通常用于复杂多孔工件的端面铣削加工，如发动机缸体、缸盖、变速器阀体端面加工，由于铣削过程中不同时刻、不同铣削位置处不均匀的让刀变形的产生，使得加工后的工件表面呈现“中间凹陷、四边翘曲”的全局变形问题，影响加工表面质量。采用单点或者某几个关键点的描述方法不能全面的反映全局变形的非均匀分布特性，因此，对于平面铣削呈现的非均匀全局变形最全面的表达方式是采用表面点云进行描述。同时，平面铣削是一个定位-夹紧-铣削-释放的多工步过程，各工步过程中加工表面误差相互影响、传递和累积形成最终的加工表面全局变形误差。考虑定位误差通常通过几何变换的方法进行计算，而夹紧、铣削、释放工步的中表面变形通常采用有限元进行分析计算，如何进行几何法与有限元法的两种非同源误差的协调分析是多工步全局变形计算的关键问题。

现有多工步铣削变形计算方法，主要采用齐次坐标变换、误差流、以及微分运动矢量等几何法，针对单点或者某几个固定的关键点，分析其各工步中的加工变形在多工步过程中的传递累积，而无法分析全局变形在铣削定位-夹紧-铣削-释放多工步过程中的演变。专利号为CN201711461516、名称为“一种复杂工件表面铣削加工误差的耦合数值仿真预测方法”的中国专利，提出一种通过循环更新有限元分析模型的耦合数值仿真预测方法，获得复杂工件表面铣削误差的三维点云。该方法提供了一种面向复杂工件的铣削工步加工表面误差的仿真计算方法。专利号为CN201711461350、名称为“一种大型盘铣刀面铣削的柔性加工表面误差的预测方法”的中国专利，提出一种考虑铣削变形与铣削变形耦合的加工表面变形仿真计算方法，可实现大型盘铣刀在铣削工步下的全表面柔性加工误差的仿真计算。

现有技术仅分析单点及某几个固定关键点的加工变形在多工步过程中的传递累积、或者针对铣削工步过程中的工件表面非均匀加工变形的计算，而对平面铣削多工步过程中非均匀全局变形的传递与累积的计算方法未加以研究。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种适用于平面铣削多工步过程的全局变形仿真方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是非均匀全局变形在多工步过程中的传递与累积计算。

为实现上述目的，本发明提供了一种适用于平面铣削多工步过程的全局变形仿真方法，包括以下步骤：

步骤一：构建待加工工件表面的基准棋盘空间；

步骤二：定位工步工件表面定位误差计算；

步骤三：夹持工步工件表面夹持变形量计算；

步骤四：工件表面初始几何误差计算；

步骤五：铣削工步工件表面铣削变形计算；

步骤六：释放工步工件表面回弹误差计算；

步骤七：最终全局变形的计算。

进一步地，基准棋盘空间表示为工件表面离散的采样点与孔洞区域的栅格节点的空间位置的集合。