A Deformation Control Method in Thin-Walled Parts Machining Based on Force and Stiffness Matching Via Cutter Orientation Optimization

刚度 机械加工 变形(气象学) 方向(向量空间) 过程(计算) 刀具位置 铣刀 结构工程 匹配(统计) 材料科学 机械工程 计算机科学 工程类 几何学 数控 数学 复合材料 统计 操作系统
作者
Yonglin Cai,Zhengzhong Zhang,Xiaolin Xi,Defu Zhao
出处
期刊:Journal of Manufacturing Science and Engineering-transactions of The Asme [ASM International]
卷期号:145 (3) 被引量:12
标识
DOI:10.1115/1.4056073
摘要

Abstract In the milling process, significant machining errors may occur due to the low stiffness of thin-walled parts. To reduce the cutting force-induced deformation in milling thin-walled parts such as blades, a cutter orientation optimization algorithm based on stiffness matching is proposed. The concept of maximum stiffness direction is put forward according to the phenomenon that different deformations are produced when applying forces with the same magnitude but in different directions. The stiffness of the in-process workpiece is obtained using the stiffness updating method. The cutter orientation optimization algorithm is presented to match the force with the maximum stiffness direction. The best cutter orientation is obtained by adopting the quantum particle swarms optimization algorithm at the key cutter location points, and then the cutter orientations of all cutter location points are obtained by the quaternion interpolation algorithm. The proposed deformation control method is verified on thin-walled blade milling experiments, and the experimental results show that the machining deformation of the blade with the optimized cutter orientation is reduced by about 36.51%, indicating that the proposed method can effectively reduce the machining deformation of the thin-walled parts.

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