铣削加工表面精度分布一致性的工艺设计与验证方法技术

本发明专利技术涉及铣削加工技术领域，具体的说是一种铣削加工表面精度分布一致性的工艺设计与验证方法，包括S1、立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计目标；S2、立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计变量识别分析方法；S3、立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计模型；S4、立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计流程的验证方法。本发明专利技术提出的立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计目标、给出的立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计变量、提出的立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计模型和提出的立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计流程的验证方法，提高加工精度的一致性水平，验证工艺方案的可行性和一致性水平。验证工艺方案的可行性和一致性水平。验证工艺方案的可行性和一致性水平。

【技术实现步骤摘要】
铣削加工表面精度分布一致性的工艺设计与验证方法


[0001]本专利技术涉及铣削加工
，具体为一种铣削加工表面精度分布一致性的工艺设计与验证方法。

技术介绍

[0002]如今铣削如何实现高效精确的切削是一个重要的发展方向，其凭借高效、高精度的工艺特点，已成为现代航天航空、医疗器械等高端制造领域中关键零部件高品质加工的重要实现途径。在高效铣削时，受铣削振动、刀齿误差的影响，加工表面形成过程不断变化，导致加工表面误差沿进给速度方向及切深方向呈现多样的变化特性，进而对加工表面性能产生影响。现有工艺中的测量方法对加工表面质量的整体或局部水平进行评判，对加工误差在加工表面上的具体变化特性研究尚存在模糊性和不确定性。
[0003]现有的误差测量方法中只是对加工表面整体或局部水平进行评判，还没有对加工精度一致性进行深入研究，进而影响整个工艺对加工表面的控制效果，降低加工表面的铣削质量。
[0004]为此，我们推出一种铣削加工表面精度分布一致性的工艺设计与验证方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种铣削加工表面精度分布一致性的工艺设计与验证方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种铣削加工表面精度分布一致性的工艺设计与验证方法，具体包括以下步骤：
[0007]S1、立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计目标：
[0008]提出立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计目标，并利用设计目标对加工表面精度一致性进行评判，这样可以提高加工表面精度一致性；
[0009]S2、立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计变量识别分析方法：
[0010]对加工表面精度的设计变量进行重新设计规划，给出立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计变量识别分析方法，分析影响因素的影响程度以及其存在的交互作用，从而控制设计变量；
[0011]S3、立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计模型：
[0012]通过设计目标及设计变量，对已有的工艺设计方法进行优化，提出新的立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计模型；
[0013]S4、立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计流程的验证方法：
[0014]提出立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计流程的验证方法，从而验证设计模型加工精度和一致性水平。
[0015]所述步骤S1中，加工表面形成时，加工表面误差受各个因素的影响程度存在差异，加工表面精度一致性是加工表面精度沿进给速度方向和切深方向的分布呈现的变化特性，
为了评判加工表面精度一致性，提出立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计目标，该方法首先从多个影响因素中析出设计目标如图1所示。
[0016]从图1中得到各个影响因素，最后汇总得到下式所示的变量集合。
[0017]Q＝{n，f
z
，a
p
，a
e
，M，a，d,l,β，θ，Δy}(1)
[0018]式中n为主轴转速；f
z
为每齿进给量；a
p
为铣削深度；a
e
为铣削宽度；M为铣削振动；a为刀齿误差分布；d为铣刀直径；l为刀刃长度；β为螺旋角；θ为角度误差；Δy为位置误差。
[0019]从变量集合中析出设计目标为角度误差和位置误差，然后通过提取特征点，分别计算加工表面误差值，如图2
‑
图5所示。
[0020]如图2
‑
图5所示，分别在实际加工表面和设计基准表面上从起始切削位置到切削终止位置沿进给速度方向和切削深度方向按照进给速度方向1/2的铣刀半径的间距和切削深度方向0mm、5mm、10mm，的距离取n
xi
和n
γi
个点，采用误差计算方法分别计算这些点对应进给速度方向和切削深度方向的加工表面误差分布曲线，加工表面误差分为位置误差和角度误差，分析加工表面特征点位置误差的平均值加工表面特征点位置误差的平均值表明该加工表面的平均水平，加工表面特征点位置误差的最大值M
amax
，表明该特征点位置误差所能允许的最大水平，与加工表面特征点位置误差的平均值越接近越好。加工表面特征点位置误差的最小值M
amin
，表明该特征点位置误差所能允许的最小水平，与加工表面特征点位置误差的平均值越接近越好，而特征点的角度误差是由设计基准表面和实际加工表面的选取特征点的平面法向量构成的夹角，其中设计基准表面法向量用l表示，实际加工表面的法向量由Nm表示，因为设计基准表面没有角度，因此角度误差为此本身，且角度误差越接近0，越说明一致性程度好，并利用误差关联度计算方法，通过关联度分析加工表面精度一致性水平。误差计算公式如下式所示。
[0021]Δy＝y
g
‑
y
g(0)
(2)
[0022][0023]式中，θ1为角度误差θ在x
g
o
g
y
g
面上的投影；θ2为角度误差θ在y
g
o
g
z
g
面上的投影。
[0024]为计算误差关联度，提取出的误差分布曲线的特征点分别作为参考序列Y
qap
和比较序列Y
qap
*。
[0025]Y
qap
＝(y
q
(1),y
q
(2),......,y
q
(v),......,y
q
(v
max
))(q＝1,2,)(a
p
＝0,5,10)(4)
[0026]Y
qap
*＝(y
q
(1)*,y
q
(2)*,......,y
q
(v)*,......,y
q
(v
max
)*)(q＝1,2,)(a
p
＝0,5,10)(5)
[0027]采用改进的灰色相对关联分析方法计算进给速度方向表面误差的参考序列Y
qap
与切削深度方向表面误差的比较序列Y
qap
*之间的关联度。其中q＝1为加工表面位置误差序列，q＝2为角度误差序列。
[0028]γ
Ma
越接近1，能够说明加工精度一致性水平越高，以往的关联度都在0.5
‑
0.8之间，本专利以关联度0.8作为评判指标，并且对切削深度分别为0mm、5mm、10mm处提取特征点，利用spss软件进行分析，如果特征点的分布都是正态分布，说明加工质量好。
[0029]综合上述方法，给出评判指标如下式所示。
[0030][0031]式中，M
amax
是实际加工表面误差最大值；[M
amax
]是设计基准表面误差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铣削加工表面精度分布一致性的工艺设计与验证方法，其特征在于：具体包括以下步骤：S1、立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计目标：提出立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计目标，并利用设计目标对加工表面精度一致性进行评判；S2、立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计变量识别分析方法：对加工表面精度的设计变量进行重新设计规划，给出立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计变量识别分析方法，分析影响因素的影响程度以及其存在的交互作用，从而控制设计变量；S3、立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计模型：通过设计目标及设计变量，对已有的工艺设计方法进行优化，提出新的立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计模型；S4、立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计流程的验证方法：提出立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计流程的验证方法，从而验证设计模型加工精度和一致性水平。2.根据权利要求1所述的一种铣削加工表面精度分布一致性的工艺设计与验证方法，其特征在于：所述步骤S1中，加工表面形成时，加工表面误差受各个因素的影响程度存在差异，加工表面精度一致性是加工表面精度沿进给速度方向和切深方向的分布呈现的变化特性，提出立铣刀铣削侧立面加工误差一致性的设计目标。3.根据权利要求1所述的一种铣削加工表面精度分布一致性的工艺设计与验证方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵培轶，刘轶成，姜彬，赵俊峰，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：