[发明专利]一种提高薄壁零件加工稳定性的方法及支撑装置

说明书

本发明属于数控装备的动力学分析领域，并具体公开了一种提高薄壁零件加工稳定性的方法及支撑装置，其包括步骤：S1、对薄壁零件进行静态敲击实验，获取静态振动响应信号，得到薄壁零件振动频率范围；S2、对薄壁零件进行动态切削实验，切削参数与实际切削时相同，获取其切削加工时的动态振动响应信号，得到动态下的模态信息，将模态信息中幅值最大的一阶模态作为主振模态，得到主振模态对应的薄壁零件最大变形区域和变形量；S3、对薄壁零件进行切削加工，同时对该薄壁零件侧面进行支撑，支撑位置和支撑力根据最大变形区域和变形量确定，支撑采用的阻尼材料根据振动频率范围确定。本发明可提高薄壁零件的加工稳定性，提高了零件的加工精度。

技术领域

本发明属于数控装备的动力学分析领域，更具体地，涉及一种提高薄壁零件加工稳定性的方法及支撑装置。

背景技术

薄壁零件因其质量小、厚度小等优点已经被广泛应用于航空航天和汽车制造领域。但是，薄壁零件因其零件尺寸大、零件厚度小，导致其刚度低，切削加工过程中极易发生变形，同时薄壁零件常采用难加工材料制成，在加工过程中，工件振动明显，这些因素都严重制约了零件的加工质量和加工效率。因此，设计一个外加支撑装置，提高零件的加工质量、减少变形已经是很多人关注的问题。

有关研究表明，薄壁零件在加工过程中变形主要来自几方面，首先是加工零件厚度小，加工时极易发生变形；其次是加工过程中，零件与刀具摩擦产生强烈的振动；同时，零件在不同模态振型下，其最大变形量和最大变形位置是不同。但是，目前的实验过程中存在很多的弊端，只是针对其中的某一种或某一类变形来进行变形抑制，无法达到全过程的变形抑制效果。

为了提高薄壁零件加工过程中的稳定行，降低变形带来的影响，学者们提出了很多方法来解决这些问题，如利用磁流变装置增加零件阻尼，减少加工过程中的振动和变形，还有进行镜像铣削的方法，在加工过程中，支撑系统始终与刀具关于零件堆成，这在加工过程中极大抑制了加工时的变形，但是没有抑制最大变形。因此，针对这些存在的问题，亟需一种新的提高薄壁零件加工稳定性的方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种提高薄壁零件加工稳定性的方法及支撑装置，其目的在于，通过静态和动态实验确定所需要支撑的位置和支撑力，以达到最优的支撑效果，提高薄壁零件支撑处的刚度，从而可提高零件的加工稳定性，在一定程度上改善了薄壁零件加工质量，减小了薄壁零件加工中的变形，提高了零件的加工精度。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提出了一种提高薄壁零件加工稳定性的方法，包括如下步骤：

S1、对薄壁零件进行静态敲击实验，获取其静态振动响应信号，根据静态振动响应信号得到薄壁零件静态下的模态信息，进而得到薄壁零件的振动频率范围；

S2、对薄壁零件进行动态切削实验，切削参数与实际切削时相同，获取其切削加工时的动态振动响应信号，根据动态振动响应信号得到薄壁零件动态下的模态信息，将模态信息中幅值最大的一阶模态作为主振模态，进而得到主振模态对应的薄壁零件最大变形区域和变形量；

S3、对薄壁零件进行切削加工，同时对该薄壁零件侧面进行支撑，支撑位置和提供的支撑力分别根据步骤S2中求得的最大变形区域和变形量确定，支撑采用的阻尼材料根据步骤S1中求得的振动频率范围确定，从而提高薄壁零件加工稳定性。

作为进一步优选的，所述步骤S1中，具体包括如下步骤：

S11、在薄壁零件加工面的背面横向均匀布置多个加速度传感器，在薄壁零件加工面与加速度传感器对应的各个位置用力锤进行敲击激励，通过加速度传感器获取全部激励点的振动响应信号；

S12、根据各激励点的振动响应信号和对应的力锤激励信号，获得各测点相对于激励点的频响函数，进而得到静态频响函数矩阵；

S13、根据静态频响函数矩阵，通过模态参数辨识算法得到薄壁零件静态下的模态信息，进而得到薄壁零件的振动频率范围。