[发明专利]基于学习算法的航空发动机薄壁叶片加工误差补偿方法有效

专利信息
申请号: 201611251817.1 申请日: 2016-12-30
公开(公告)号: CN106709193B 公开(公告)日: 2019-07-19
发明(设计)人: 张定华;王奇;杨建华;张莹;吴宝海;侯尧华 申请(专利权)人: 西北工业大学
主分类号: G06F17/50 分类号: G06F17/50
代理公司: 西北工业大学专利中心 61204 代理人: 王鲜凯
地址: 710072 *** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 加工误差补偿 薄壁叶片 航空发动机 误差补偿算法 加工效率 学习算法 测量数据 加工误差 牛顿迭代 误差补偿 一次加工 柔度 算法 叶片 加工
【说明书】:

本发明公开了一种基于学习算法的航空发动机薄壁叶片加工误差补偿方法,用于解决现有薄壁叶片加工误差补偿方法加工效率低的技术问题。技术方案是采用泰勒展式、牛顿迭代、弦割法以及叶片工艺柔度相结合的算法,建立误差补偿算法,根据前一次加工后得到的测量数据通过误差补偿算法进行误差补偿的计算,能够快速减少加工误差,明显减少了补偿次数,提高了加工效率;同时,加工精度也得到明显地提升。

技术领域

本发明涉及一种薄壁叶片加工误差补偿方法,特别涉及一种基于学习算法的航空发动机薄壁叶片加工误差补偿方法。

背景技术

航空航天复杂薄壁件在数控铣削的过程中,由于实际加工结果与理论尺寸的不一致,导致了加工误差的存在,而加工误差将降低零件的精度,进而直接影响其使用性能。尤其在航空发动机叶片的切削加工过程中,由于工件的薄壁弱刚度特征,加工变形引起的误差更为剧烈地影响加工精度及表面质量,严重情况下容易导致零件报废,进而影响航空发动机的整体制造水平和使用性能。

文献“专利申请号是201210364066.X的中国发明专利”公开了一种薄壁叶片精密铣削加工变形补偿方法,其中补偿系数的标定是依赖离线测量数据中几何参数,通过反向镜像补偿得出的,这一过程采用离线检测,不仅降低了效率又会引入新的误差,而且反向镜像补偿的方法补偿次数较多,严重影响加工的效率。

发明内容

为了克服现有薄壁叶片加工误差补偿方法效率低的不足,本发明提供一种基于学习算法的航空发动机薄壁叶片加工误差补偿方法。该方法采用泰勒展式、牛顿迭代、弦割法以及叶片工艺柔度相结合的算法,建立误差补偿算法,根据前一次加工后得到的测量数据通过误差补偿算法进行误差补偿的计算,可以快速减少加工误差,明显减少补偿次数,提高加工效率;同时,加工精度也得到明显地提升。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案:一种基于学习算法的航空发动机薄壁叶片加工误差补偿方法,其特点是包括以下步骤:

步骤一、将叶片的叶背加工至设计尺寸,叶盆加工至余量U,将其作为叶片误差补偿的初始毛坯。

步骤二、构建基于泰勒展开的误差补偿模型:对初始毛坯进行加工,测量数据,计算补偿系数。

Step 1以初始毛坯为基准进行一次加工得到名义切削深度ap,对初始毛坯表面进行测量,得到实际切削深度areal

Step 2在叶片切削误差补偿加工过程中,y=f(x)是名义切削深度-实际切削深度曲线,x0是叶片的名义值,其对应的f(x0)是实际切削深度,则对曲线在名义切削深度x=x0处进行n阶泰勒公式展开,得:

采用一阶泰勒展开并用牛顿迭代法求解则有:其中k,k≥0指误差补偿的次数;赋予叶片铣削加工的物理意义,误差补偿模型线性部分表示为:

其中,aec是切削深度的误差补偿值,ap是切削深度的初始名义值,ap,k是第k次误差补偿加工的切削深度名义值,areal,k是第k次误差补偿加工的切削深度实际值。

Step 3采用弦割法进行误差补偿量求解:以xk、xk+1点处的一阶差商来代替f′(xk),其中,k代表误差补偿加工次数,则有:

用拉格朗日余量表示误差补偿二次项,叶片的误差补偿模型为:

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