【技术实现步骤摘要】
本申请属于数控加工，特别涉及一种结构件重载切削装夹力监控方法及系统。
技术介绍
1、在航空工件的数控加工中，可靠的装夹方式能够提供一个稳定的数控加工环境，从而保障加工过程的稳定，避免出现过程质量风险。难加工材料的切削过程会产生较大的切削力、切削扭矩，因此需要较大的装夹力来保证装夹的稳定性。
2、传统的人工装夹仍然是主要的装夹方式，施力范围主要凭借操作人员的经验来判断，缺少量化的力学指导数据和控制手段，当装夹的力学波动超出一定的范围后，就可能造成装夹力失稳，从而影响数控加工的稳定性，造成质量风险。因此，在典型关键工件族的装夹过程中，需要对典型关键工件族装夹力进行有效监控以及对典型数控设备装夹力进行监控预警。
3、因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供了一种结构件重载切削装夹力监控方法及系统，以解决现有技术存在的装夹力失稳的问题。
2、本申请的技术方案是：
3、本申请的第一个方面提供了一种结构件重载切削装夹力监控方法，包括：
4、步骤一、计算结构件的切削力；
5、步骤二、根据所述切削力计算结构件的装夹力；
6、步骤三、根据所述装夹力构建装夹失稳判定模型，计算结构件的失稳阈值；
7、步骤四、根据所述失稳阈值进行装夹力监控。
8、在本申请的至少一个实施例中，步骤一中，计算结构件的切削力，包括：
9、结构件
10、；
11、其中，( z1， z2)为刀具的有效切削力 z的范围，( φ st， φ ex)为刀具的有效接触角 φ的范围， φ p为齿间角。
12、在本申请的至少一个实施例中，步骤二中，根据所述切削力计算结构件的装夹力，包括：
13、通过步骤一中的公式分别计算出结构件的水平面上的切削力 f x和 f y，其中，切削力 f x的方向与刀具进给方向平行，切削力 f y的方向与刀具切宽方向平行；
14、根据力平衡关系，装夹力 n i满足：
15、；
16、根据夹具力矩平衡关系，装夹力 n i满足：
17、；
18、根据刀具力矩平衡关系，装夹力 n i满足：
19、；
20、其中， f c为夹具的垫块与结构件的凸台之间的摩擦系数， g为结构件的重力， n为结构件的凸台数量，d为螺栓公称直径，d1为螺栓的螺杆螺纹小径，σs为材料屈服强度， s为安全系数， t0为刀具施加给结构件的力矩， rmax为结构件的凸台中心与刀具中心的最大距离， r i为结构件第 i个凸台中心与刀具中心的距离；
21、计算出满足上述力平衡以及力矩平衡条件下的结构件的装夹力范围。
22、在本申请的至少一个实施例中，步骤三中，根据所述装夹力构建装夹失稳判定模型，计算结构件的失稳阈值，包括：
23、构建装夹失稳判定模型，包括装夹失稳判定模型的目标函数、优化目标以及约束条件：
24、装夹失稳判定模型的目标函数为：夹具施加给结构件的总维稳力矩与刀具施加给结构件的最大力矩之差；
25、；
26、夹具施加给结构件的总维稳力矩 t z为：
27、；
28、；
29、；
30、刀具施加给结构件的力矩 t0为：
31、；
32、刀具施加给结构件的最大力矩 t0max为：
33、；
34、；
35、其中， y为目标函数， t z为夹具施加给结构件的总维稳力矩， t0max为刀具施加给结构件的最大力矩， t0为刀具施加给结构件的力矩， f z为周向切削力， f c为水平面上的切削力的合力， r刀-工为刀具中心与结构件中心的距离， r刀-工max为刀具中心与结构件中心的最大距离， p为铣削功率， v为刀具转速， r刀为刀具半径， n0为刀具转数；
36、装夹失稳判定模型的优化目标为：夹具施加给结构件的总维稳力矩与刀具施加给结构件的最大力矩之差最小；
37、装夹失稳判定模型的约束条件为：
38、夹具施加给结构件的总维稳力矩不小于刀具施加给结构件的最大力矩：
39、；
40、平衡性约束：
41、；
42、稳定性约束：
43、；
44、夹具的垫块与结构件的凸台之间的总摩擦力 f f为：
45、；
46、；
47、其中， f垫块-凸台为夹具的垫块与结构件的凸台之间的摩擦力；
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【技术保护点】
1.一种结构件重载切削装夹力监控方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的结构件重载切削装夹力监控方法，其特征在于，步骤一中，计算结构件的切削力，包括：
3.根据权利要求2所述的结构件重载切削装夹力监控方法，其特征在于，步骤二中，根据所述切削力计算结构件的装夹力，包括：
4.根据权利要求3所述的结构件重载切削装夹力监控方法，其特征在于，步骤三中，根据所述装夹力构建装夹失稳判定模型，计算结构件的失稳阈值，包括：
5.一种结构件重载切削装夹力监控系统，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的结构件重载切削装夹力监控系统，其特征在于，所述压力传感器（4）为轮辐式压力传感器。
7.根据权利要求5所述的结构件重载切削装夹力监控系统，其特征在于，所述压力采集发射箱（5）配置有移动式充电箱（6）。
8.根据权利要求5所述的结构件重载切削装夹力监控系统，其特征在于，所述上位机包括装夹力监测模块以及失稳预警模块，其中，
9.根据权利要求8所述的结构件重载切削装夹力监控系统，其特征在于，所述地
10.根据权利要求9所述的结构件重载切削装夹力监控系统，其特征在于，通过网线、无线网络或交换机对所述数控机床以及所述上位机进行组网，使得所述数控机床与所述上位机通过局域网连接。
...【技术特征摘要】
1.一种结构件重载切削装夹力监控方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的结构件重载切削装夹力监控方法，其特征在于，步骤一中，计算结构件的切削力，包括：
3.根据权利要求2所述的结构件重载切削装夹力监控方法，其特征在于，步骤二中，根据所述切削力计算结构件的装夹力，包括：
4.根据权利要求3所述的结构件重载切削装夹力监控方法，其特征在于，步骤三中，根据所述装夹力构建装夹失稳判定模型，计算结构件的失稳阈值，包括：
5.一种结构件重载切削装夹力监控系统，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的结构件重载切削装夹力监控系统，其特征在于，所述压力传感器（4）为轮辐式压力传感器。
7.根据权利要求5所述的结构件重载切削装夹力监控系统，其特征在于，所述压力采集发...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹佳，张艳，马梁栋，安攀，胡维鑫，
申请(专利权)人：中航西安飞机工业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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