一类流线型曲面高效数控铣削加工方法研究及应用

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1、RESEARCH研究论文一类流线型曲面高效数控铣削加工方法研究及应用术李尧1。刘强1，杨森1，熊佳俊1，皮世威1，徐义平2(1．北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191；2．中航工业昌河飞机工业(集团)有限责任公司，景德镇333002)【摘要】针对一类典型流线型曲面——叶片的高效数控铣削加工方法研究，提出了基于加工系统动力学仿真分析的高效切削参数优化技术，该方法是提高切削加工效率，保证零件加工精度和表面质量的有效手段。首先，辨识得到加工零件材料的铣削力系数；其次，利用锤击试验分别得到机床一刀具系统及弱刚性零件结构的动态特性，同时利用有限

2、元方法进行模态分析，并与试验结果进行对比分析，可辅助验证锤击试验结果的正确性，在此基础上仿真得到铣削颤振稳定域曲线，然后对建立了基于加工系统动态稳定性的高效数控铣削加工参数优化系统进行高效铣削参数优化；最后，依据优化的铣削参数制定零件铣削加工工艺，试验得到了加工质量合格的叶片，其加工效率较传统方法有显著的提高。关键词：流线型曲面；动力学；颤振；参数优化；铣削；有限元方法ResearchandApplicationonHighEfficientCNCMillingforaTypeofStreamlinedCurveLIYa01，LIUQian91，YA

3、NGSenl，XIONGJiajunl，PIShiweil，XUYipin92(1．SchoolofMechanicalEngineeringAutomation，BeihangUniversity,Beijing100191，China；2．AVICChangheAircraftIndustry(Group)Co．，Ltd．，Jingdezhen333002，China)【ABSTRACTlResearchonhighefficientCNCmachiningforatypeofclassicalstreamlinedcurve，amethodba

4、sedondynamicsimulationofmachiningsystemandhighefficientparameteroptimizationispresentedtoimprovemachiningef-ficiencyandensuresurfacequality．Firstly,thematerialmillingforcecoefficientsareidentifiedbye—cutting．Secondly,thedynamiccharacteristicsofmachinetoolsystemandweakrigiditywo

5、rk-piecestructureareobtainedbyhammertests，andmodelanalysisiscarriedoutbyfiniteelementmethodsimultaneouslytoensurethevalidationofhammertests，thenthelobeofchatterstabilityissimulatedbasedonhammertests．Thirdly,ahighefficientparameteroptimizationbasedondy—namicstabilityofmachinings

6、ystemisestablished．Finally,onthebasisofoptimizedmillingparameterstodesignmachin—ingprocess，aqualifiedbladeismachinedbytests，andtheprocessingefficiencyissignificantlyimprovedcomparedwithtraditionalmethod．Keywords：Streamlinedcurve；Dynamics；Chatter；Parameteroptimization；Milling；Fi

7、niteelementmethodDOI：10．16080／j．issnl671—833x．2016．19．09l流线型曲面为通过任意一条曲线上各点所有流线型曲线的集合[1-210由于流线型曲面在动力学方面的优点和美学特点，被广泛应用于航空、航天、车辆和船舶等工业领域【3】。流线型曲面可构造各种复杂空间曲面以满足设计功能要求，但也为零件加工提出了更高要求。典型发动机叶片作为典型的流线型曲面，在燃气轮机、航空发动机等领域起重要的作用【4】。+基金项目：国家自然基金重大项目(11290144)；基础科研计划资助项目(A2120110002)。该类叶片的工

8、作特点和工作环境决定了对尺寸、形状精度及表面完整性都有严格的要求，目前比较通用的加工方式为数控铣削。叶片曲面