基于在機測量的薄壁件加工綜合誤差建模與補償*

馮曉冰，杜正春，葛廣言，肖域坤，朱夢瑞，楊建國

（上海交通大學，上海 200240）

薄壁零件在航空航天、汽車等領域應用廣泛，具有高強度重量比、結構緊湊和輕質[1]等特點，但薄壁件在加工時的剛度較低，在切削力或夾緊力作用下易產生變形，從而影響加工精度。此外，機床本身的幾何誤差和熱誤差對薄壁件的加工精度也有很大影響。對上述加工誤差的預測與削減的主要方法大致可分為4類。

（1）以有限元方法進行仿真。Rai等[2]考慮了夾具、工序、刀具路徑與切削參數的影響，提出了基于有限元的薄壁件銑削綜合模型；Jia等[3]基于力-熱耦合效應和有限元仿真，建立了工件變形誤差預測模型；Wang等[4]通過有限元仿真得到了切削力所致工件變形，并修正刀具路徑以補償切削力所致加工誤差；Lazoglu等[5]通過多物理場仿真對鈦合金薄壁件在微銑削中產生的變形進行了預測。商用有限元軟件的操作流程簡單明了，變形預測準確度也可以接受，但仿真較為耗時，實時性不足。

（2）通過機理分析和模型獲得解析解。Kang等[6]提出了兩種分析迭代方法，分別預測銑削力所致變形和薄壁件的最大型面誤差；Wu等[7]提出了基于有限差分法的薄壁板件變形檢測方法；Altintas等[8]提出了用于多軸機床上銑削力所致輪廓誤差的預測和補償方法。為了得到解析解，機理模型中通常需要做出一些假設或簡化，從而可能導致復雜加工條件下難以實現高精度預測。

（3）通過試驗優化加工參數。Koike等[9]通過改變材料去除過程、刀具位姿、進給方向等方式，對切削路徑進行優化以降低加工誤差；……