一种高效稳定拉削加工涡轮盘榫槽的优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109332801A(43)申请公布日2019.02.15(21)申请号201811327430.9(22)申请日2018.11.08(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人唐进元陈雪林(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司44205代理人伍传松(51)Int.Cl.B23D37/00(2006.01)B23D41/08(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种高效稳定拉削加工涡轮盘榫槽的优化方法(57)摘要本发明公开了一种高效稳定拉削加工涡轮盘榫槽的优化方法，包括如下步骤：依据拉削加工路径，分别在工件与刀具接触轨迹上间隔均匀地布置一系列点，通过模态试验，依次获得刀具及工件各个节点的模态传递函数；通过刀具各节点的模态传递函数和工件各节点的模态传递函数，建立不同节点工件与刀具之间的传递函数Φ1i，将Φ1i经过拉普拉斯变换获得拉普拉斯形式的传递函数Φ1i(s)；依据Φ1i(s)并通过频域求解稳定区域的方法，获得工件不同节点下的切削加工中的稳定区域；根据稳定区域的切削参数，对工件进行高效稳定加工。本发明能根据不同节点选择相应的切削参数，进行稳定且高效的加工，避免发生颤刀，造成刀具崩刃，提高刀具寿命和工件表面质量。CN109332801ACN109332801A权利要求书1/2页1.一种高效稳定拉削加工涡轮盘榫槽的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、依据拉削加工路径，分别在工件与刀具接触轨迹上间隔均匀地布置一系列点，依次标记为：1，2，3，…，k，通过模态试验，依次获得刀具及工件各个节点的模态传递函数，设为：H1i(ω1)，H2i(ω1)，i＝1，2，3，…，k；S2、通过刀具各节点的模态传递函数和工件各节点的模态传递函数，建立不同节点工件与刀具之间的传递函数Φ1i，将Φ1i经过拉普拉斯变换获得拉普拉斯形式的传递函数Φ1i(s)；S3、依据Φ1i(s)并通过频域求解稳定区域的方法，获得工件不同节点下的切削加工中的稳定区域；S4、根据稳定区域的切削参数，对工件进行高效稳定加工。2.根据权利要求1所述的高效稳定拉削加工涡轮盘榫槽的优化方法，其特征在于：所述步骤S1中的相邻点的间距为1至2mm。3.根据权利要求1或2所述的高效稳定拉削加工涡轮盘榫槽的优化方法，其特征在于：所述H1i(w1)和H2i(w1)均是通过将切削动力学方程拉普拉斯变换获得。4.根据权利要求3所述的高效稳定拉削加工涡轮盘榫槽的优化方法，其特征在于，所述切削动力学方程为：其中q1，q2分别为工件和刀具偏离理想位置的位移，分别为工件和刀具偏离理想位置的速度，分别为工件和刀具偏离理想位置的加速度，M1，M2分别为工件与刀具的模态质量，C1，C2分别为工件与刀具的阻尼值，K1，K2分别为工件与刀具的刚度，F1(t)，F2(t)分别为工件与刀具受到的切削力，且工件与刀具受到的切削力为一对反作用力，关系式为：F2(t)＝-F1(t)；将切削动力学方程经过拉普拉斯变换后获得：5.根据权利要求4所述的高效稳定拉削加工涡轮盘榫槽的优化方法，其特征在于，所述S2中，将Φ1i经过拉普拉斯变换获得如下公式：其中h(s)是通过动态切削深度hi(t)经过拉普拉斯变换获得，h0为切削中理想的切削深度，T为切削的周期，αp为切削宽度，k2为超声振动辅助条件下的切削力系数。6.根据权利要求5所述的高效稳定拉削加工涡轮盘榫槽的优化方法，其特征在于，所述hi(t)关系式如下：2CN109332801A权利要求书2/2页hi(t)＝h0-[(h2i(t)-h1i(t))-(h2i(t-T)-h1i(t-T))]；其中h1i(t)为刀具振动影响后偏离理想切削深度后的切削深度，h2i(t)为工件振动影响后偏离理想切削深度后的切削深度，h2i(t-T)工件振动影响后偏离理想切削深度后的前一刀齿的切削深度，h1i(t-T)刀具振动影响后偏离理想切削深度后的前一刀齿的切削深度。7.根据权利要求1所述的高效稳定拉削加工涡轮盘榫槽的优化方法，其特征在于：所述工件与超声振动辅助系统连接，并固定在工作台，超声振动辅助系统包括振动变幅杆，振动变幅杆上安装有能产生超声振动的压电致动器，压电致动器与超声波发生器连接，超声波发生器与电源连接。8.根据权利要求1所述的高效稳定拉削加工涡轮盘榫槽的优化方法，其特征在于：步骤S4对工件进行加工时，当拉床可以实时调整加工速度时，则依据工件与刀具接触路径中不同节点的稳定区域函数，选择不同节点的最大的切削深度，考虑机床允许的拉削加工速度范围，按照最大切削深度制造拉刀的齿升量，在加工中，依据已经确定的最大齿升量，再选择每个节点下的最