[发明专利]一种针对非导磁材料枪钻加工直线度误差磁力辅助控制方法

说明书

本发明公开了一种深孔枪钻加工直线度误差预测与控制方法，属于深孔枪钻加工的磁纠偏领域，一种深孔枪钻加工直线度误差预测与控制方法，包括以下步骤，以欧拉－伯努利梁为理论基础，通过“影响因素→钻头挠度→直线度误差”之间的映射关系对钻杆上任一点建立基于钻削力、中间支撑、中间支撑间距、进给量以及其他的弯矩模型；建立直线度误差预测模型，根据模型所对应的边界条件，对弯矩模型求解，它可以实现，提供一种深孔枪钻加工直线度误差预测与控制方法，进而对直线度误差进行主动控制。

技术领域

本发明涉及深孔枪钻加工的磁纠偏领域，更具体地说，涉及一种深孔枪钻加工直线度误差预测与控制方法。

背景技术

机械制造业中，深孔被定义为孔深与孔径比超过十的孔，且需求量约占整个市场的三分之一。孔加工作为装备制造业的一个重要分支，使得深孔在精度、小批量、多样化、难加工材料等方面面临着重大挑战。制造业越发展，孔加工的优势越在航空、汽车、武器、医疗、船舶等行业中体现出来，特别是一些难加工材料的孔加工，需求越来越高，如发动机中各类长油道孔、飞机中的各类舱门轴导轨孔等。

机械零件越复杂，产品越多样化，零件对深孔加工的要求就越高。而枪钻加工是实现小直径长深孔加工的理想解决方案，采用枪钻可以获得精密的加工效果，加工出来的孔位置精度、直线度、同轴度高，并且有很高的表面光洁度和重复性，能够方便地加工各种形式的深孔，对于特殊深孔，比如交叉孔、盲孔及平底盲孔等也能很好地解决。枪钻钻杆属于典型的细长杆类工具，相对刚度较弱，即长钻杆的动力学特性会影响钻削过程，如：钻杆的辅助支撑、冷却液的流速、刀头所受的切削力、扭矩、转速等，使得钻杆在加工过程中很容易出现弯曲变形，致使孔轴线偏斜，产生孔直线度加工误差，且随着加工孔的深度的增加而增大。因此，有效的解决枪钻深孔加工直线度误差问题极为重要，是保证深孔加工精度的关键。为了突破传统研究中的直线度误差“内减少”工艺(工艺参数和刀具角度优化等减少直线度误差)的局限，提出基于“磁力辅助”的“外纠偏”工艺方法。

与此，在其他大直径深孔加工(BTA)领域，国内外学者提出了直线度误差“外纠偏”的主动控制工艺方法，如：1)Biermannn等人提出深孔加工中直线度误差研究的关键在于如何控制加工中钻头的轴向挠度；2)Bleicher等人在BTA深孔加工中，采用可调节偏心导向套来控制刀具的轨迹；3)Biermannn 和Iovkov在BTA加工中，通过局部感应加热和有限元法，实现了直线度的修正。因此，新的直线度误差主动控制工艺的研究势在必行，而且新的“外纠偏”工艺在大直径深孔加工(BTA)中的研究又为其在枪钻中的研究提供了理论的可行性。即本发明拟在长深孔枪钻加工直线度误差产生机理与理论模型的研究基础上，提出开展基于“磁力辅助”的“外纠偏”主动控制技术

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种深孔枪钻加工直线度误差预测与控制方法，它可以实现，提供一种深孔枪钻加工直线度误差预测与控制方法，进而对直线度误差进行主动控制。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种深孔枪钻加工直线度误差预测与控制方法，包括以下步骤：

(1)以欧拉－伯努利梁为理论基础，通过“影响因素→钻头挠度→直线度误差”之间的映射关系对钻杆上任一点建立基于钻削力、中间支撑、中间支撑间距、进给量以及其他的弯矩模型，建立直线度误差预测模型，根据模型所对应的边界条件，对弯矩模型求解；

(2)基于毕奥－萨伐尔理论，建立“磁力辅助”外纠偏主动控制模型，利用外部磁场对枪钻钻头施加单向辅助作用力，从而控制钻头的挠度，根据直线度误差理论模型，确定“磁力辅助”外纠偏主动控制模型所需力的大小和方向，实现直线度误差的主动控制；