[发明专利]一种基于工作台信息监控的薄壁零件加工方法及装置

说明书

本发明涉及薄壁零件加工技术领域，具体为一种基于工作台信息监控的薄壁零件加工方法及装置，加工装置包括工件，还包括：工作台，用于放置工件，台面上密布有用于采集加工过程中工件切削力、切削热、切削振动信号的集成式传感器；刀具，用于对工件进行加工；上位机，与集成式传感器、刀具控制连接，用于接收集成式传感器采集到的信息进行实时处理，并对加工参数进行自动优化计算，同步调整加工刀具的加工参数及加工轨迹更新，实现闭环反馈调节。本发明实现了闭环反馈，降低了加工过程中薄壁零件的损伤。

技术领域

本发明涉及薄壁零件加工技术领域，具体为一种基于工作台信息监控的薄壁零件加工方法及装置。

背景技术

薄壁零件具有比强度高、重量轻等优异的力学性能，并且比传统零件节省材料，被广泛应用于航空航天、交通运输等领域。然而，薄壁零件刚性较差，在机械加工过程中，受到刀具切削力的影响，极易产生强烈振动，零件变形严重，由于零件和刀具的高频作用，切削热急剧增大。会严重降低零件加工质量，同时对机床和刀具造成损伤。并且切削力会导致刀具周边大范围的零件振动。

传统技术手段大都针对加工刀具处的零件部位进行加工优化。专利CN11013781A公开了一种薄壁零件加工控制方法，利用振动检测装置监测加工过程中的振动信号，通过制动器对待加工工件施加反向作用力，降低加工过程中的振动。但此装置仅适用于小型薄壁零件，当薄壁零件尺寸较大时，反向作用力只能集中在制动器周围，对其他位置的作用效果较差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于工作台信息监控的薄壁零件加工方法及装置，能够达到较好的加工质量，尤其是降低切削力、切削热和零件振动。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种基于工作台信息监控的薄壁零件加工装置，包括工件，还包括：

工作台，用于放置工件，台面上密布有用于采集加工过程中工件切削力、切削热、切削振动信号的集成式传感器；

刀具，用于对工件进行加工；

上位机，与集成式传感器、刀具控制连接，用于接收集成式传感器采集到的信息进行实时处理，并对加工参数进行自动优化计算，同步调整加工刀具的加工参数及加工轨迹更新，实现闭环反馈调节。

优选地，集成式传感器包括力传感器、热传感器、振动传感。

一种应用基于工作台信息监控的薄壁零件加工装置的加工方法，包括以下步骤：

(一)根据工件的几何尺寸，使用相应的夹具将工件固定在工作台上，对热传感器调零校准；

(二)力传感器产生信号，发送至上位机中，经过处理，生成工作台表面压力分布图，确定工件表面轮廓；

(三)根据工件表面轮廓初步设定加工参数，工作台空转1S，根据空转运行情况对力传感器、振动传感器分别进行调零校准；

(四)根据初步设定的加工参数，对工件进行加工，加工过程中，热传感器、力传感器、振动传感器分别采集对应的切削力、切削热、切削振动信号，并传输至上位机中；

(五)上位机先对力传感器采集到的信号进行取反处理，获得工件厚度方向的载荷，再对振动传感器采集到的信号进行滤波处理，获得工件的变形情况，最后对热传感器采集到的信号进行处理，获得工件的切削热分布情况；

(六)上位机根据获得的载荷信号，生成工件当前加工状态下的表面加工载荷分布图，根据滤波信号生成振动频谱图，根据切削热信号生成温度场；

(七)根据切削力、切削热、切削振动最低的优化条件，上位机对加工参数进行优化计算，结合工件的几何轮廓，重新进行加工轨迹计算；