一种介观尺度零件加工误差预测以及控制方法

摘要

本发明公开了一种介观尺度零件加工误差预测及控制方法，该方法包括以下步骤：首先对待预测的介观尺度零件进行特征分析，提取加工特征的加工精度要求，并根据该加工精度要求确定关键零件特征KPC；然后获取所述待预测的介观尺度零件加工的多工位加工制造过程中每一道工序中的刀具信息、机床信息、装夹信息以及切削参数信息；对于第k道工序，计算因铣削力作用引起的刀具变形量和工件变形量获得则刀具变形误差和工件变形误差根据待预测的介观尺度零件的多工位加工制造过程，建立动态工序流误差传递状态空间模型，将动态工序流误差传递状态空间模型进行线性化，获得第k道工序的KPC的误差预测结果q_(k)，并使用该结果对加工过程进行控制。

主权项

一种介观尺度零件加工误差预测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、针对待预测的介观尺度零件进行特征分析，提取加工特征的加工精度要求，并根据该加工精度要求确定关键零件特征KPC；步骤2、获取所述待预测的介观尺度零件加工的多工位加工制造过程中每一道工序中的刀具信息、机床信息、装夹信息以及切削参数信息；步骤3、对于第k道工序，其包括l个特征面的加工过程；根据装夹信息预测夹具误差根据机床信息确定切削时的刀具跳动、颤振状态，结合刀具信息及切削参数信息预测铣削力，并计算因铣削力作用引起的刀具变形量和工件变形量同时计算得到第k道工序中刀具误差传递矩阵以及第k道工序中工件误差传递矩阵则刀具变形误差工件变形误差对于i∈[1,l]，i为正整数，N_(k),i为第k道工序中加工第i个特征面时的刀具误差传递矩阵，和分别为刀具坐标系到第i个特征面坐标系的齐次变换矩阵中的旋转变换矩阵和平移变换矩阵；M_(k),i为第k道工序中加工第i个特征面时的工件误差传递矩阵,其中对于i∈[1,l]，i为正整数，I为单位矩阵；步骤4、根据待预测的介观尺度零件的多工位加工制造过程，建立动态工序流误差传递状态空间模型：其中x_(*)为第*道工序中产生的工件表面加工特征制造误差，为第k道工序中重定位误差传递矩阵，为第k道工序中基准误差传递矩阵，为第k道工序中夹具误差传递矩阵，为第k道工序中计算误差传递矩阵，为第k道工序中计算所有新生成特征的误差传递矩阵，和均在多工位加工制造过程中计算获得；x_(k‑1)表示第k‑1道工序中产生的工件表面加工特征制造误差，A_(k)为x_(k‑1)在第k道工序中的动态工序流传递矩阵，表示第k道工序中的夹具误差，为第k道工序中的动态工序流传递矩阵表示与切削过程中产生的刀具变形误差和工件变形误差，为第k道工序中的动态工序流传递矩阵，w_(k)为第k道工序的制造过程中的噪声，w_(k)～N(0,W_k),其中W_k为w_(k)的方差；C_(k)x_(k)表示在不考虑测量误差时测量得到的第k道工序中关键零件特征KPC的误差值，C_(k)为系数；μ_(k)为测量噪声，μ_(k)～N(0,U_k),其中U_k为μ_(k)的方差；步骤5、将所述动态工序流误差传递状态空间模型进行线性化，获得第k道工序的KPC的误差预测结果q_(k)：$q_{\left(k\right)}=C_{\left(k\right)}{\Phi }_{\left(k\right)}^1{x}_{\left(0\right)}+C_{\left(k\right)}\underset{j=1}{\overset{k}{\Sigma }}{\Phi }_{\left(k\right)}^{j+1}{B}_{\left(j\right)}^f{u}_{\left(j\right)}^f+C_{\left(k\right)}\underset{j=1}{\overset{k}{\Sigma }}{\Phi }_{\left(k\right)}^{j+1}{B}_{\left(j\right)}^m{u}_{\left(j\right)}^m+C_{\left(k\right)}\underset{j=1}{\overset{k}{\Sigma }}{\Phi }_{\left(k\right)}^{j+1}{w}_{\left(j\right)}+{\mu }_{\left(k\right)}$式中，为状态转移矩阵，且其中j＝1,2,…,k‑1，当j＝k时，