[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

摘要

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。

主权项

1.一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，其特征在于包括以下步骤：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a_p，对初始毛坯表面进行测量，得到实际切削深度a_real；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，a_ec是切削深度的误差补偿值，a_p是切削深度的初始名义值，a_p,k是第k次误差补偿加工的切削深度名义值，a_real,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x_k、x_k+1点处的一阶差商来代替f′(x_k)，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：令误差补偿系数λ为f′(x₀)，令误差补偿模型学习系数ζ为令加工误差Δ＝(x‑x₀)，则误差补偿切削深度计算公式为：a_ec＝a_p+λ[1+ζ]Δ           (5)Step 4按照切削深度x进行铣削加工，并在加工过程中测量铣削力F，由此标定切削力与切削深度的系数K：然后对工件进行不同切削深度下的铣削加工，叶片的曲面为S(u,v)，并计算工件的切削深度h的分布，则工件的实际切削深度y_k＝h₀‑h_k；其中，h_k是名义切削深度x_k铣削加工后的工件厚度，k是加工次数下标；则在名义切削深度x_k加工后工件产生的加工位移q_k为名义切削深度x_k与实际切削深度y_k的差值：q_k＝x_k‑y_k；工件铣削加工的切削力是工件的工艺柔度κ_k与加工位移q_k的乘积，即：F_k＝κ_k·q_k；工件的工艺柔度为：根据不同名义切削深度x_k的切削实验，得到对应实际切削深度y_k相应的工艺柔度κ_k，对的N次加工实验后的工艺柔度进行插值，获得叶片的工艺柔度函数曲线f_κ；通过叶片的工艺柔度曲线，得到任意名义切削深度下的工艺柔度：κ_k＝f_κ(x_k)；由此，叶片的误差补偿系数初值为：代入step3中，计算出误差补偿切削深度；步骤三、将步骤二得到的初始值a_p、基础项λ·Δ和学习项λ·ζ·Δ，代入几何模型值的误差补偿模型中，得到误差补偿曲面：S_ec＝S_norm‑λ[1+ζ]Δ         (7)其中，S_norm为名义曲面，λ[1+ζ]Δ为误差补偿量Δ_ec；步骤四、以误差补偿后的曲面作为加工曲面进行加工后，再次测量，测量后的数据与叶片原始模型进行对比，若满足加工精度，补偿结束，若不满足加工精度，将测量数据代入步骤二进行下一次迭代计算。