[发明专利]一种弱刚性零件加工方法

说明书

本发明公开了一种弱刚性零件加工方法，包括以下步骤：a、通过工装压板将零件固定在机床工作台上；b、设置有限元模型设置边界，对有限元模型划分网格;c、网格划分根据限元模型的固有频率形成四阶振型;d、根据四阶振型判断零件上部缘条处刚度弱的位置;e、将铣刀对零件上部缘条处刚度弱的一个切削位置设定一个定位点;f、通过简谐周期函数对x、y、z三个坐标轴方向的实际切削力进行拟合；g、通过圆频率计算切削频率;h、定义采样点；i、计算机床主轴转速。解决了弱刚性零件在工艺方案设计阶段，缺乏快速、有效、低成本的方法来控制加工振动，提高加工效率的问题。

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种弱刚性零件加工方法。

背景技术

目前，在航天工业中，由于厚度薄、刚性弱的机加零件在生产加工中容易发生加工振动，影响产品质量，针对这个问题，国内外已有了很多研究，当前常见的思路是通过设计工装夹具来提高零件加工刚性。

中国专利授权公告号：CN106624907B公开了一种用于大型复杂曲面类叶片铣削的柔性夹具及方法，它解决了复杂曲面薄壁件加工过程中的加工振动问题，可以减小大型叶片等薄壁结构的加工变形，降低加工中的颤振，其技术方案为：包括设置于工作台的下部夹持部，下部夹持部上方配合设置柔性夹持部，所述柔性夹持部两端均与水平移动机构连接，水平移动机构端部与上下移动机构连接；所述柔性夹持部包括与叶片侧壁柔性贴合的弹性夹持体，弹性夹持体柔性夹持住叶片上部侧壁，下部夹持部夹持住叶片底部。

上述专利通过设计专用夹具来增强零件加工时的刚性，达到减少加工变形、抑制振动的目的，但是专用夹具的设计成本高，制造周期长，难以普遍应用于机械制造企业的实际生产中。

中国专利授权公告号：CN208496390U公开了一种弱刚性零件加工支撑装置，其特征在于，包括活动支撑块、螺纹支撑轴、螺母和固定支撑块；螺纹支撑轴顶端与活动支撑块连接，活动支撑块设有空腔，螺纹支撑轴顶端位于所述空腔内；螺纹支撑轴下端为螺纹段，螺母安装于螺纹支撑轴的螺纹段上，固定支撑块设有螺纹孔，螺纹段下端通过所述螺纹孔与固定支撑块连接。

上述专利通过调整活动支撑块的高度能够起到支撑作用并有效地增加零件的刚性，但是支撑装置只能适用于特定结构的零件，且对于复杂结构的大型零件，也难以判断需加支撑的数量和位置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种弱刚性零件加工方法，解决了弱刚性零件在工艺方案设计阶段，缺乏快速、有效、低成本的方法来控制加工振动，提高加工效率的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种弱刚性零件加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、将零件放置在机床工作台上，通过工装压板将零件固定在机床工作台上；

b、建立零件和工装压板在加工状态时的有限元模型，设置有限元模型设置边界，对有限元模型划分网格；

c、网格划分根据限元模型的固有频率形成四阶振型，四阶振型包括一阶模态、二阶模态、三阶模态和四阶模态；

d、根据四阶振型判断零件上部缘条处刚度弱的位置；

e、将铣刀对零件上部缘条处刚度弱的一个切削位置设定一个定位点，零件加工时的震动形式为单点激励力引起的受迫震动，将受迫震动的切削力耦合到定位点上，分解为沿x、y、z三个坐标轴方向的分力，三个分力分别为：Fx、F y、Fz；

f、通过简谐周期函数对x、y、z三个坐标轴方向的实际切削力进行拟合，公式如下：

F_i(t)＝A_isin(wt+φ)