外覆盖件模具复杂曲面铣削稳定域预测装置及预测方法
【专利说明】
[0001]
技术领域： 本发明涉及高精度模具加工技术领域，具体涉及一种外覆盖件模具复杂曲面铣削稳定 域预测装置及预测方法。
[0002]
【背景技术】： 汽车外覆盖件模具是汽车生产的关键工艺装备，其制造难度大、加工质量及精度要求 很高，凹、凸模部分结构复杂，在自由形面上又存在大量的诸如沟槽、转角、凸起、凹陷等包 含曲率的型面。在淬硬钢复杂曲面区域，由于铣削特性的复杂，剧烈的铣削振动影响工件的 加工质量并使其加工成本增加，由此可见通过复杂曲面铣削过程稳定性分析来指导选取加 工参数以避免自激振动(颤振）发生的从而提高生产效率是十分必要的。
[0003]
【发明内容】
： 本发明的目的是提供一种外覆盖件模具复杂曲面铣削稳定域预测装置及预测方法。
[0004] 上述的目的通过以下的技术方案实现： 一种外覆盖件模具复杂曲面铣削稳定域预测装置，其组成包括：单点激光扫描装置、立 式加工中心，所述的单点激光扫描装置底部一侧具有垂直孔，所述的孔内有激光束穿过，所 述的单点激光扫描装置下方安装有轿车外覆盖件模具，所述的单点激光扫描装置按照预设 路径通过所述的激光束扫描采集整个待加工件型面各处关键点。
[0005] 所述的外覆盖件模具复杂曲面铣削稳定域预测装置，所述的单点激光扫描装置包 括激光位移传感器基座，所述的激光位移传感器基座上方具有孔，所述的孔内安装有测头 柄，所述的激光位移传感器基座两侧通过旋钮与激光位移传感器连接板连接，所述的激光 位移传感器连接板通过连接轴与本体连接，所述的本体上方具有垂直孔。
[0006] 所述的外覆盖件模具复杂曲面铣削稳定域预测装置，所述的立式加工中心包括主 轴、机床工作台，所述的主轴下方安装有刀柄，所述的刀柄外侧安装有激光测距仪，所述的 激光测距仪侧面通过数据输出线与数据输出装置连接，所述的数据输出装置通过数据线与 移动工作站连接。
[0007] 所述的外覆盖件模具复杂曲面铣削稳定域预测装置，所述的机床工作台上方安装 有工件夹具，所述的工件夹具上安装有工件，所述的工件上平面与所述的刀柄轴线垂直。
[0008] -种外覆盖件模具复杂曲面铣削稳定域预测装置及预测方法，该方法包括如下步 骤：首先对模具待加工区域表面进行具体分析，运用激光扫描装置采集模具型面各处关键 点，获取关键点联结而成的曲线，并得到曲线的曲率； 其次是针对复杂型面模具铣削加工过程中的切肩厚度进行几何分析并建立数学模型， 计算瞬时切肩厚度； 然后构建复杂曲面铣削力预测模型，运用瞬时切肩厚度计算出瞬时切削力，而后建立 通过瞬时切削力与铣削加工稳定域两者间的转换模型达到预测稳定域的目的； 最后通过铣削稳定域来分析加工过程中的稳定性，指导修正加工参数，优化刀具进给 路径。
[0009] 有益效果： 1.本发明主要涉及外覆盖件模具复杂曲面铣削稳定域预测方法及应用，主要针对汽 车外覆盖件模具复杂曲面铣削加工进行稳定域预测，通过对复杂曲面铣削稳定域的分析计 算，对铣削加工过程中各种复杂形面的铣削颤振稳定域进行了预测以及修正加工参数、优 化刀具进给方向。
[0010] 本发明是通过对汽车外覆盖件模具复杂曲面铣削加工稳定性进行分析，通过采集 装置提取出复杂曲面曲率数值，运用瞬时切肩厚度分析模型计算出复杂曲面瞬时铣削力， 再通过瞬时铣削力与稳定域之间的转换计算算法，计算出不同曲率形面情况下不同的铣削 稳定域，最终指导走刀路径的优化和加工参数的修正，从而使被加工的模具表面质量得到 提尚。
[0011] 本发明主要针对汽车外覆盖件模具加工，由于其尺寸较大且表面复杂特征较多， 加工难度极大的特点设计的，利用单点激光扫描装置，对未知加工表面进行型面特征进行 快速扫描，获取整个加工区域及加工路径的曲率。
[0012] 本发明通过计算受曲面曲率影响的瞬时切肩厚度来获得瞬时铣削力，最终建立瞬 时铣削力和铣削加工稳定域的预测模型，计算出待加工形面任意区域的铣削颤振稳定域， 最终通过分析铣削颤振稳定域的具体情况，指导加工参数修正和刀具运动轨迹的规划。
[0013] 本发明对于汽车覆盖件模具，运用激光扫描装置采集型面特征对模具待加工区域 表面进行具体分析，通过运算待加工区域曲率依次联系瞬时切肩厚度，瞬时铣削力，最终运 用瞬时铣削与加工稳定域的数学关系，根据上文建立的数学模型和具体算法预测出复杂型 面铣削加工的稳定域，从而对切削路径和加工参数进行优化。
[0014]
【附图说明】： 附图1是本发明的单点激光扫描装置工作示意图。
[0015] 附图2是本发明的单点激光扫描装置结构示意图。
[0016] 附图3是附图2的右视图。
[0017] 附图4是附图2的俯视图。
[0018] 附图5是附图2的立体图。
[0019] 附图6是本发明的切削过程示意图。
[0020] 附图7是本发明的切肩过程示意图。
[0021] 附图8是本发明的瞬时切肩厚度示意图。
[0022] 附图9是本发明的曲率影响因素示意图。
[0023] 附图10是本发明的刀具系统动力学模型示意图。
[0024] 附图11是本发明的激光扫描路径示意图。
[0025] 附图12是本发明的待加工型面三维稳定域预测图。
[0026] 附图13是本发明的立式加工中心示意图。
[0027] 附图14是本发明的系统工作示意图。
[0028] 附图15是本发明的流程图。
[0029]
【具体实施方式】： 实施例1: 一种外覆盖件模具复杂曲面铣削稳定域预测装置，其组成包括：单点激光扫描装置 8、立式加工中心9,所述的单点激光扫描装置底部一侧具有垂直孔，所述的孔内有激光束5 穿过，所述的单点激光扫描装置下方安装有轿车外覆盖件模具6,所述的单点激光扫描装置 按照预设路径通过所述的激光束扫描采集整个待加工件型面各处关键点。
[0030] 实施例2: 实施例1所述的外覆盖件模具复杂曲面铣削稳定域预测装置，所述的单点激光扫描装 置包括激光位移传感器基座2,所述的激光位移传感器基座上方具有孔，所述的孔内安装有 测头柄1，所述的激光位移传感器基座两侧通过旋钮3与激光位移传感器连接板4