考虑材料去除效应的五轴铣削变形分析

针对薄壁件五轴铣削加工过程中材料去除效应对工件几何形貌和刚度性能特征的耦合影响展开分析。基于微元法建立了五轴切削力模型,针对材料去除效应的几何形貌变化描述,基于切屑几何体产生原理,提出了一种能够考虑曲面曲率的刀具工件接触区域解析计算方法。该方法无需求交运算,只需曲面几何参数和刀具位姿即可求解接触区域,提高了接触区域的计算效率和精度。针对材料去除效应的刚度性能变化描述,基于摄动法获取时变参数,以影响接触区域的加工参数作为计算变量,通过迭代计算切削力求解材料去除形性耦合作用下的加工变形,获得了材料去除效应对工件几何形貌与刚度性能变化的耦合影响规律,提高了加工变形的预测精度。叶片加工实验结果显示,未考虑材料去除效应对工件形性耦合作用影响的变形预测模型的平均和最大偏差分别为0.016 mm和0.029 mm,而考虑耦合影响的预测模型的平均和最大偏差分别为0.011 mm和0.021 mm,平均预测精度提高了31.25%,验证了考虑材料去除形性耦合作用的变形预测模型的有效性,为薄壁件五轴铣削加工变形预测与误差补偿提供理论支撑。