[发明专利]一种五轴侧铣加工刀具与工件变形误差补偿方法

摘要

一种五轴侧铣加工刀具与工件变形误差补偿方法，该方法首先根据五轴侧铣切削力模型计算铣削力，再分别利用悬臂梁模型和有限元模型计算出刀具和工件的变形量；考虑加工过程中刀具和工件变形对铣削力的反馈影响，采用迭代算法求解切削平衡状态下的变形误差；根据镜像原理，修改当前刀具位置的刀尖点位置和刀轴倾斜角，并将更新后的刀具位置再次导入切削力模型，经过迭代计算之后，记录平衡状态下的刀具位置；将上述过程遍历每一个刀位点，得到补偿后的刀具轨迹。本发明有助于减小五轴侧铣加工过程中铣削力引起的变形误差，对于提高零件加工精度具有重要作用。本发明适用于采用球头铣刀或圆鼻铣刀对航空薄壁件进行五轴侧铣加工时的变形误差补偿。

主权项

一种五轴侧铣加工刀具与工件变形误差补偿方法，其特征在于该方法包括如下步骤：1)建立加工过程的工件坐标系和刀具坐标系，工件坐标系O‑XYZ是一个固定坐标系，该坐标系的原点和三个坐标轴的方向由编程人员自主设定，刀具坐标系O'‑UVW是一个移动坐标系，该坐标系的原点O'位于刀尖点处，W轴沿着刀轴矢量竖直向上，U轴对应刀具瞬时进给方向，V轴根据右手定则确定；2)将加工使用的刀具轨迹离散成M个刀位点，选取第m个刀位点，其中m＝1,2…M；3)根据五轴侧铣切削力模型计算铣削力，在铣削力的作用下，分别利用悬臂梁模型和有限元模型计算刀具和工件的变形位移，将两者叠加取平均得到变形误差δae，引入参数t作为内循环迭代计算的记数值，初始t＝1，设定偏差值ε1，判断第t次和第t‑1次计算得到的变形误差是否满足：|δae(t)‑δae(t‑1)|＜ε14)若否，则根据变形误差修改当前刀具位置的刀尖点位置和刀轴倾斜角，并令t＝t+1，重复步骤3)；若是，则根据镜像原理偏移当前刀具位置的刀尖点位置和刀轴倾斜角；5)引入另一个参数k作为外循环迭代计算的记数值，初始k＝1，设定偏差值ε2，判断第k次和第k‑1次计算得到的变形误差是否满足：|δae(k)‑δae(k‑1)|＜ε26)若否，则令t＝0，且k＝k+1，重复步骤3)～步骤5)；若是，则记录平衡状态下的刀具位置；7)判断当前的刀位点是否满足m＜M，若是，则令m＝m+1，重复步骤2)～步骤6)；若否，则结束运算，整理所有M个刀位点的刀具位置信息，得到补偿后的刀具轨迹，使用补偿后的刀具轨迹进行加工，即可完成五轴侧铣加工刀具与工件变形误差的补偿。