[发明专利]一种提高薄壁件支撑装置加工精度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及先进制造领域，具体涉及一种薄壁件支撑装置及其提高加工精度的方法。

背景技术

在机械制造领域中，评价加工结果最直接的方式就是工件最终的表面质量，而加工过程中的再生颤振对最终的加工结果影响最大（尤其是薄壁件，多采用铣削方式加工），颤振的形成理论以及抑制方法已基本成熟，目前在进行理论计算时，多假定X方向不影响Y方向（径向切深），即二者是独立，实际加工过程中，两个方向往往存在耦合现象，这就对最终的模拟预测结果造成影响；而且在铣削过程中，当径向浸入确定后，在理论计算时多认为切入角、切出角是固定不变的，这均对后续的拟合结果造成影响，进而影响到实际加工过程参数的选取；此外在采用计算频响函数得到切深与主轴转速的切削稳定度图时，得到的图像起伏较大，不利于参数的选取，最终对加工精度造成影响。

中国专利公开了 “一种高速铣削稳定性快速判定方法”（公告号为：CN 101905340A）、“一种基于叶轮叶片动态刚度的铣削精加工方法”（公告号为：CN 102554326A）、“一种铣削工艺参数优化方法”（公告号为：CN104076733A），以上算法在进行稳定性分析时没有采用相应支撑结构便简化了运算条件，也没有考虑振动引起的边界限制条件变化，使误差在模拟过程中传递，这对后续模拟结果造成很大影响，得到的稳定图参数不是最优的参数，进而影响加工效率的进一步提升。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种固定薄壁件牢稳，能够增大X方向刚度的薄壁件支撑装置，同时提供了一种基于支撑装置并考虑边界限制条件（切入角、切出角和切削厚度）变化，通过临界振幅拟合出稳定性图的提高加工精度的方法。

为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：

技术方案一：

一种薄壁件支撑装置，其包括支撑台、第一环道、第二环道、X向滑道、设有通孔的配合扣、第一滑道、第二滑道、第三滑道、第四滑道以及用于固定支撑薄壁件的支撑机构；所述第一环道和第二环道同心并依次设置在支撑台上，所述X向滑道设置在支撑台上并通过第一环道与第二环道的圆心，所述第一滑道与第二滑道对称设置在X向滑道两侧，所述第三滑道与第四滑道对称设置在X向滑道两侧，所述配合扣设于第一环道、第二环道与第一滑道、第二滑道、第三滑道、第四滑道的交汇处；

所述支撑机构包括上夹板、下夹板、弹簧以及支杆，所述下夹板设置在支杆上，所述上夹板通过弹簧与上夹板连接，所述支杆下端设有台肩，所述支杆通过其下端台肩与配合扣连接。

所述第一滑道与第二滑道的夹角为15°，所述第三滑道与第四滑道夹角为15°，所述X向滑道与坐标轴X平行。

所述配合扣纵截面呈十字形，所述上夹板和下夹板外表覆盖的材质为橡胶。

技术方案二：

本发明提高加工精度的方法步骤如下（基于薄壁件支撑装置）：

①将所述配合扣沿着X轴设置在X向滑道，通过支撑机构将薄壁件沿着X轴支撑固定，增加X方向刚度，从而X方向接受的激励对径向切削Y方向产生的影响可以忽略不计；

②建立薄壁件铣削过程的动态方程；

动态铣削厚度为：                                                          （1）

其中为静态切削厚度，分别为前一刀齿周期和当前刀齿的动态位移，且满足；为单位阶跃函数，用于确定刀齿是否处于切削中，即

                      （2）

其中为切入角，为切出角

作用在第齿方向上的铣削力可表示为：

                                （3）

其中为切向切削力，为径向切削力，将所有刀齿方向上的切削力相加得到方向上总的切削力为：

                                        （4）

作用在工件上的切削力为：

                                          （5）

进而得出对工件系统的动力学方程

                                  （6）

③求方向时域解；

将（6）式变形可得：            （7）

其中初始条件和为

                                       （8）