一种用于高速精密拉削加工涡轮盘榫槽的夹具系统及加工方法
专利汇可以提供一种用于高速精密拉削加工涡轮盘榫槽的夹具系统及加工方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于高速精密拉削加工 涡轮 盘 榫 槽的夹具系统及加工方法，夹具系统包括压 力 传感器 、振动 加速 度传感器、 信号 采集与处理设备和用于夹持 工件 的夹具，夹具包括夹具主体、 压板 、上板和压紧 螺栓 ， 压力传感器 、振动加速度传感器均和信号采集与处理设备电气连接，压板与上板通过压紧螺栓连接形成一个容纳工件的空间，上板安装在夹具主体上，压力传感器内置于夹具主体内，振动加速度传感器内置于上板内。本发明能够实时监测加工状态，如刀具磨损，异常振动，切削力等参数的夹具系统，并依据监测刀的状态调整加工策略的方法，实现涡轮盘 榫槽 的最优加工。，下面是一种用于高速精密拉削加工涡轮盘榫槽的夹具系统及加工方法专利的具体信息内容。
1.一种用于高速精密拉削加工涡轮盘榫槽的夹具系统，其特征在于，包括压力传感器、振动加速度传感器、信号采集与处理设备和用于夹持工件的夹具，所述夹具包括夹具主体、压板、上板和压紧螺栓，所述压力传感器、振动加速度传感器均和所述信号采集与处理设备电气连接，所述压板与上板通过所述压紧螺栓连接形成一个容纳所述工件的空间，所述上板安装在所述夹具主体上，所述压力传感器内置于所述夹具主体内，所述振动加速度传感器内置于所述上板内。
2.根据权利要求1所述的用于高速精密拉削加工涡轮盘榫槽的夹具系统，其特征在于，所述压板与上板之间设置有一压块，所述压块的厚度与所述工件相同，且该压块相对所述工件垂直设置在所述空间的一侧，所述夹具主体的下侧设置有一下板，所述下板上设置有用于安装固定的腰型孔。
3.根据权利要求1所述的用于高速精密拉削加工涡轮盘榫槽的夹具系统，其特征在于，在夹具主体内的压力传感器与上板的接触面积分别为S1，S2，S3，S4，S5，S6……Sn，S1至Sn的递增接触面积ΔS为 最小接触面积S1由加工中出现的最大切削力Fmax与压力传感器的材料强度E确定S1＝Fmax/E，最大切削力通过拉削试验加工涡轮盘榫槽中出现获的最大切削力Fmax，压力传感器的材料强度E可通过材料的拉伸或者压缩试验获得；最大接触面积Sn为加工中出现的最小切削力与压力传感器的灵敏度决定，最大切削力通过拉削试验加工涡轮盘榫槽中出现获的最小切削力Fmin，灵敏度为引起压力传感器内电压变化的最小应变D，压力传感器的材料的弹性模量E1，通过材料的拉伸或者压缩试验最大接触面积由于最小应变与材料的弹性模量的乘积始终远小于材料的强度，超过10倍，拉削加工涡轮盘榫槽的不同工艺下的最大切削力与最小切削力的差距不会相隔5倍，使得接触面积Sn，总是大与接触面积S1，安装不同的接触面积夹具系统，开展模态力锤测试，获得其响应曲线，选择夹具系统在最小加工激励频率及最大加工激励频率内的单位切削力激励下的幅值最小的接触面积。
4.一种用于高速精密拉削加工涡轮盘榫槽的加工方法，包括上述权利要求1-3任一所述的用于高速精密拉削加工涡轮盘榫槽的夹具系统，其特征在于，包括如下步骤：
1)，建立拉削加工中动力学方程：
其中，m为夹具的模态质量，c为夹具阻尼系数，k为夹具的模态刚度，Fy为Y向的切削力，为Y向的振动加速度， 为Y向的振动速度，y(t)为Y向的振动位移，a为切削宽度，kf为Y向的切削力系数，h为切削深度，kd为动态切削力阻尼系数，y(t)为当前刀具的切削位置，y(t-T)为前一个周期T的刀具的切削位置，y(y-T)-y(t)为由于刀具振动造成的动态切削深度变化，T为当前刀齿与前一个刀齿切削时的时间间隔，即为刀齿切削周期，a为切削宽度与h为切削深度为加工中的设定的；
2)，进行切削力系数识别试验得到Y向的切削力系数kf和Y向的动态切削力阻尼系数kd；
3)，将工件安装在夹具上，将压力传感器和振动加速度传感器连接至信号采集与处理设备，进行模态试验获取在加工中最大的激励频率最大值fω-max，最小激励频率fω-min范围内的夹具的不同阶数下的多个模态质量m、阻尼系数c和模态刚度k；
4)，通过多频域法求解出切削加工中的稳定区域或采用全离散法求解不同阶数模态参数下的稳定区域；
5)，进行加速度信号的分析；
6)，进行切削力分析。
5.根据权利要求4所述的用于高速精密拉削加工涡轮盘榫槽的加工方法，其特征在于，在所述步骤1)中，周期T通过拉削加工速度v及刀齿间距p确定，拉削速度v设定的切削参数(转/分钟)，T＝p/v，其中，拉削速度单位为m/s，刀齿间距p的单位为mm。
6.根据权利要求4所述的用于高速精密拉削加工涡轮盘榫槽的加工方法，其特征在于，在所述步骤2)中，Y向的切削力系数kf与动态切削力阻尼系数kd通过多组切削参数下的切削力试验获得，将切削力与切削面积进行拟合获得Y向的切削力系数kf，将切削力与切削速度进行拟合获得Y向的动态切削力阻尼系数kd。
7.根据权利要求4所述的用于高速精密拉削加工涡轮盘榫槽的加工方法，其特征在于，在所述步骤3)中，所述夹具的模态质量m、阻尼系数c和模态刚度k通过力锤测试获得。
8.根据权利要求4所述的用于高速精密拉削加工涡轮盘榫槽的加工方法，其特征在于，在所述步骤4)中，选择拉床高效加工榫槽的拉削速度范围均稳定的最大切削深度alim为h，则拉刀的齿升量为2h/3。
9.根据权利要求4所述的用于高速精密拉削加工涡轮盘榫槽的加工方法，其特征在于，在所述步骤5)中，在切削深度为a1时，在加工速度在v1-v2之间，设定拉削加工速度1、拉削加工速度2、拉削加工速度3依次为v1、 和v2，分别将未磨损的刀具N，超过磨损标准的刀具W开展切削试验，采集振动加速度信号及噪音信号，分别获得未磨损加速度在不同转速下的最大振副分别为AN1、AN2和AN3，获得未磨损加速度在不同转速下的振副分别为Aw1、Aw2和Aw3，将振动加速度时域信号通过傅里叶转换，转化为加速度在频域内信号，在以上最大振幅出现的频率的频域信号(ω1-100,ω1+100)内选择一个频带，进行未磨损刀具的3组振动信号，磨损刀具的3组振动信号进行时域内积分获得其能量比，获得其未磨损刀具的3组振动信号随时间增加的能量比进行线性拟合，其斜率为E1～E2；磨损刀具的3组振动信号随时间增加的能量比进行线性拟合，其斜率为E3～E4；若加工中振动能量比随时间变化曲线斜率在E1～E2内，则刀具未磨损，可继续加工；若加工中振动能量比随时间变化曲线斜率在E3～E4内，则刀具已磨损，需停止加工更换刀具；若加工中振动能量比随时间变化曲线斜率在其它范围内，则刀具正常磨损，需关注加工切削振动能量比信号变化，可继续加工。
10.根据权利要求4所述的用于高速精密拉削加工涡轮盘榫槽的加工方法，其特征在于，在所述步骤6)中，当压力传感器检测到三个方向的切削力呈现初步增加的趋势后，若出现了锯齿状的切削力随时间变化趋势，则为正常的受迫振动；否则为异常振动，立即停止加工。
一种用于高速精密拉削加工涡轮盘榫槽的夹具系统及加工
方法
技术领域
背景技术
发明内容
料的强度，超过10倍，拉削加工涡轮盘榫槽的不同工艺下的最大切削力与最小切削力的差距不会相隔5倍，使得接触面积Sn，总是大与接触面积S1，安装不同的接触面积夹具系统，开展模态力锤测试，获得其响应曲线，选择夹具系统在最小加工激励频率及最大加工激励频率内的单位切削力激励下的幅值最小的接触面积。
附图说明
具体实施方式
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