[发明专利]一种复合材料智能化切削加工优化方法及系统

说明书

本申请提供一种复合材料智能化切削加工优化方法及系统，该方法包括：根据产品加工订单获取待加工产品的三维虚拟模型；识别三维虚拟模型的加工特征要素，按照预设的工艺规程生成加工特征要素的加工工艺路线；根据生成的加工工艺路线对三维虚拟模型进行加工过程的模拟操作，获取模拟操作过程中各个工序的评价分数；对评价分数低于预设限值的工序进行优化，获取优化后的加工工艺路线。本申请实现了复合材料的智能化切削加工过程的优化，采用预先模拟切削过程的方法及时查找出加工工艺路线中的缺陷并进行优化，提高了复合材料切削加工过程中的产品质量和成品率。

技术领域

本申请涉及智能制造技术领域，尤其涉及一种复合材料智能化切削加工优化方法及系统。

背景技术

碳纤维复合材料因其优良的性能而在多个领域取得广泛的应用，其构件质量轻，比强度和比刚度高，通常成型后的构件在精度方面达不到要求，所以需要进行后期的切削加工处理，例如：车削、铣削、磨削和钻孔，切削过程中控制加工工艺参数设置，如纤维取向、轴向、切向进给速度和切削速度，而碳纤维复合材料属于一种难加工的材料，容易产生分层和撕裂等缺陷。

碳纤维复合材料难切削的特性主要是其硬度高、层间剪切强度低，对于刀具的磨损和崩刃都非常严重，一般刀具的磨损主要在刀尖处先形成一个亮点，然后主切削刃和副切削刃相继磨损，碳纤维复合材料的车削加工经过挤压、滑移、挤裂和分离四个阶段，相同条件下，碳纤维复合材料的切削力要比金属材料大得多，要保证碳纤维复合材料表面的加工质量，不仅要选择合适的刀具，还要选择合理的切削用量。

钻孔加工过程中存在材料离层现象，刀具的磨损以及孔内壁的质量问题。通常把损伤区最大直径和孔径比率称为损伤因子，表示分层现象的程度，分层因子越大，表示分层问题越严重。推力的大小可以表示分层程度。对于成型的非标钻头，较大的进给速度和钻头直径可以减少分层，并且钻头切削力会随着直径比的减小而增大，随着进给速度的增大而增大。

复合材料层间强度低，易在切削力的作用下产生分层，纤维复合强度高，均匀性差，难切削。切削加工过程中易产生基体开裂、脱胶(造成分层)、分层和纤维断裂等缺陷。钻孔缺陷包括：在孔出入口最外层表面的分层和撕裂缺陷。复合材料精度要求高，不能容忍加工过程中的一点异常偏差，在复合材料的切削加工过程中废品率较高。

发明内容

本申请的目的在于提供一种复合材料智能化切削加工优化方法及系统，实现了复合材料的智能化切削加工过程的优化，采用预先模拟切削过程的方法及时查找出加工工艺路线中的缺陷并进行优化，提高了复合材料切削加工过程中的产品质量和成品率。

为达到上述目的，本申请提供一种复合材料智能化切削加工优化方法，该方法包括：根据产品加工订单获取待加工产品的三维虚拟模型；识别三维虚拟模型的加工特征要素，按照预设的工艺规程生成加工特征要素的加工工艺路线；根据生成的加工工艺路线对三维虚拟模型进行加工过程的模拟操作，获取模拟操作过程中各个工序的评价分数；对评价分数低于预设限值的工序进行优化，获取优化后的加工工艺路线。

如上的，其中，一种复合材料智能化切削加工优化方法，还包括：根据优化后的加工工艺路线对复合材料进行实际加工操作；获取复合材料加工过程中的撕裂因子、纤维残余因子和分层因子；将获取的撕裂因子、纤维残余因子和分层因子输入到缺陷类型判定模块中，判断复合材料加工过程中存在的缺陷类型；根据获取的缺陷类型对复合材料的工艺参数进行优化。

如上的，其中，识别三维虚拟模型的加工特征要素，按照预设的工艺规程生成加工特征要素的加工工艺路线的方法包括：识别三维虚拟模型的加工特征要素；加载预设的工艺规程；根据预设的工艺规程，获取各个加工特征要素的工序流程；确定工序流程中各个工序的工序内容。