[发明专利]一种改善高分子板料渐进成形扭曲和起皱的方法及其装置

说明书

本发明公开了一种改善高分子板料渐进成形扭曲和起皱的方法，包括以下步骤：S01：在渐进成形机床上配备低速电机，将低速电机通过联轴器与工具头连接；S02：通过直线插补方法输出数控加工代码；S03：确定高分子板料渐进成形进给速度ν；S04：计算当量半径r；S05：给予工具头转动的角速度ω，使得ω＝ν/r。本发明还公开了一种改善高分子板料渐进成形扭曲和起皱的装置。本发明的一种改善高分子板料渐进成形扭曲和起皱的方法及其装置，通过降低工具头与板料之间平均相对速度，从而改善高分子板料的扭曲和起皱。

技术领域

本发明涉具体涉及一种改善高分子板料渐进成形扭曲和起皱的方法及其装置，属于高分子渐进成形加工领域。

背景技术

由于高分子与金属材料本身的差异性，二者渐进成形的缺陷也不一样。金属板料渐进成形的缺陷主要为破裂，而高分子板料渐进成形的缺陷则为破裂、扭曲和起皱等。其中扭曲是由于在渐进成形时加工方向单一引起的，在成形件上表现为材料的周向偏移。高分子材料的力学性能比金属材料低很多，因而十分容易随着工具头的转动产生周向偏移，当周向偏移累加到高分子材料能承受极限时就会发生扭曲甚至破裂。

在渐进成形时，一般的做法是将工具头通过夹紧装置固定在机床主轴上，工具头与机床主轴的运动完全一致，二者没有相对转动。在进行加工时，工具头与板料之间没有相对滚动，完全为滑动摩擦，板料会随着工具头在加工方向上进行堆积和偏移，因而板料具有发生扭曲和起皱的倾向。由于高分子板料的刚度、硬度和密度等材料属性都比较低，同时高分子材料对温度比较敏感，工具头与板材之间的滑动摩擦会产生大量热量极易导致板材发生软化，更容易产生扭曲和起皱缺陷。

由吉林大学研究的滚动工具头(CN201010030832)可以在一定程度上减少工具头与板材之间的摩擦，局部改善扭曲和起皱，但是其工具头端部的滚动体必须为完整的球形滚珠，当要求工具头顶部形状不是球体时，滚动工具头就失去了效用。此外，滚动工具头是依靠与加工板材之间的摩擦而发生的被动滚动，无法对滚动速度的大小实现实时量化控制及调节，因而产生的效果也比较有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，解决现有技术的不足，提供一种改善高分子板料渐进成形扭曲和起皱的方法及其装置。通过低速电机实时调节工具头的转速，精确地对进给速度进行补偿,使工具头与板料之间的平均相对速度降低到零，从而改善高分子板料的扭曲和起皱。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种改善高分子板料渐进成形扭曲和起皱的方法，包括以下步骤：

S01：在渐进成形机床上配备低速电机，将低速电机通过联轴器与工具头连接；

S02：通过直线插补方法输出数控加工代码；

S03：确定高分子板料渐进成形进给速度ν；

S04：计算当量半径r；

S05：给予工具头转动的角速度ω，使得ω＝ν/r；

S03中，进给速度ν的计算方式为：其中，k为系数、C_T为热容、α_L为线膨胀系数、λ为导热系数、t为板料厚度。

S04中，当量直径r为工具头与板料接触部分的圆弧上各点到工具头轴线距离的平均值，具体计算方式为其中R为工具头半径，θ为成形角。

一种改善高分子板料渐进成形扭曲和起皱的装置，包括低速电机，所述低速电机与连接零件的下端连接，所述连接零件的上端与机床主轴连接，所述低速电机通过联轴器与工具头连接。

所述低速电机与连接零件之间通过螺纹连接。

所述连接零件的上端与机床主轴之间通过螺纹连接。

所述低速电机为伺服驱动器。