本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种薄壁机匣类零件无颤振加工方法及其加工夹具。
背景技术：
航空发动机是飞机的核心部件，而机匣又是航空发动机的关键部件，属于典型的薄壁结构类零件，其最薄处仅为2-3mm，制备材料多为钛合金、高温合金等难加工材料。薄壁机匣类零件具有结构复杂、壁厚薄、刚性差、直径大等特点，因此在加工过程中的切削温度高、所需切削力大，容易出现刀具严重磨损并且产生切削颤振及工件变形的问题。以往由装夹不合理导致的工件振动及薄壁处加工变形是影响航空发动机机匣加工精度的主要因素。并且传统装夹方式无法解决薄壁机匣类零件在加工过程中，壁厚不断减小引起的颤振现象。
在现有技术中，发明专利《大型薄壁机匣加工减震夹具》(公告号：cn104440157a)公开了一种薄壁类机匣减震夹具，该减震夹具包括基座、支架、压紧块、支撑块、支撑柄以及弹性材料等，通过支架与支撑块、压紧块的组合实现机匣加工的减震效果，但是该技术方案无法满足在薄壁类机匣加工过程中由于壁厚变化引起的夹紧力需要调整的要求。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种薄壁机匣类零件无颤振加工方法及其夹具，能够有效避免切削颤振，减小加工变形，提高机匣的加工精度。
为了实现上述目的，本发明薄壁机匣类零件无颤振加工方法，包括以下步骤：
步骤一、首先安装工件外侧夹紧装置，对机匣的内侧进行加工，通过外侧加速度传感器实时监测机匣在加工时的颤振状态，直至机匣内侧加工完成；
然后安装工件内侧夹紧装置，对机匣外侧进行加工，通过内侧加速度传感器实时监测机匣在加工时的颤振状态，直至机匣外侧加工完成；
步骤二、将外侧加速度传感器与内侧加速度传感器采集到的数据传输至数据采集器，再由计算机控制系统分析得出加速度振幅量wc，对比满足加工精度要求无颤振现象的临界振幅量wc0，若加速度振幅量已经大于等于临界振幅量时，通过计算机在线计算得出所需调整的压紧力，实时调整压紧装置的压紧力，对机匣的刚性与阻尼进行补强，使薄壁机匣类零件的加工颤振现象得以抑制，从而保证薄壁类零件的加工精度要求。
压紧装置的压紧力包括上侧压紧缸、下侧压紧缸、上侧气囊及下侧气囊的压紧力。
本发明薄壁机匣类零件无颤振加工夹具，包括安装在底座上的工件外侧夹紧装置与工件内侧夹紧装置，机匣在加工时位于工件外侧夹紧装置与工件内侧夹紧装置之间；工件外侧夹紧装置包括上侧压紧缸和下侧压紧缸，上侧压紧缸和下侧压紧缸之间设置有支撑块；工件内侧夹紧装置包括气囊基座，气囊基座上设有气囊安装槽，用于安装上侧气囊与下侧气囊；上侧压紧缸与下侧压紧缸以及上侧气囊与下侧气囊实现对机匣的定位夹紧；气囊基座顶部还设置有空压转角缸，空压转角缸实现对机匣外侧加工时的轴向夹紧。
所述的底座上开设有销孔和定位孔，工件外侧夹紧装置通过连接螺栓以及销孔实现工装与底座的定位夹紧；气囊基座通过定位孔与底座之间实现定位夹紧。
所述的工件外侧夹紧装置与工件内侧夹紧装置设有外侧加速度传感器和内侧加速度传感器，外侧加速度传感器和内侧加速度传感器实时监测机匣在加工时的颤振状态。
外侧加速度传感器和内侧加速度传感器连接数据采集器及计算机控制系统，计算机控制系统能够根据当前传感器所得数据，判断当前加工状态是否发生颤振现象，若发生颤振现象则实时调整上侧压紧缸、下侧压紧缸、上侧气囊以及下侧气囊的压紧力。
所述的上侧压紧缸和下侧压紧缸至少分别包括一层3个压紧缸；所述的气囊基座上设置有气囊安装槽，上侧气囊与下侧气囊至少分别包括一个气囊，气囊上设有充气口。
所述的上侧压紧缸通过弹性块对机匣的上侧进行径向定位夹紧。
与现有技术相比，本发明的加工方法通过外侧加速度传感器与内侧加速度传感器实时监测机匣在加工时的状态，并通过计算机控制系统进行数据分析与对比，判断机匣当前加工状态是否能够满足加工精度要求，当由于颤振引起加工精度不满足时，计算机控制系统进行压紧力的实时调整，对机匣的刚性与阻尼进行补强，使薄壁机匣类零件的加工精度满足要求。本发明的加工方法操作简单，能够自动保证加工精度，提高薄壁机匣类零件的生产质量。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：当加工机匣内侧时，通过压紧装置(如上侧压紧缸、下侧压紧缸)对机匣外侧进行压紧，保证机匣加工过程中的刚度，调节压紧力能够有效抑制、减小机匣在加工过程中出现的颤振现象，并且根据粗加工与精加工的切削力大小不同，调节压紧力来提高机匣刚性，继而提高机匣内侧的加工精度。当加工机匣外侧时，通过上侧气囊与下侧气囊充气变形，在径向对机匣内侧进行压紧，气压的大小决定了机匣的静刚度、动刚度和阻尼的大小，通过控制气囊内的气压大小便能够有效减小工件加工过程中的颤振现象，从而很好的提高机匣外侧的加工精度。并且由于气囊对机匣内侧的径向支撑是环装的，这样也避免因单点径向支撑引起支撑力过大导致的变形。本发明薄壁机匣类零件无颤振加工夹具的结构简单、装夹和拆卸方便，能够缩短装夹时间，降低生产工人的劳动强度。
附图说明
图1本发明的加工方法流程图；
图2本发明的加工方法整体布局示意图；
图3本发明的夹具结构俯视图；
图4本发明的夹具a-a向剖视图；
图5本发明的夹具结构轴测图；
附图中：1-气囊基座；2-机匣；3-上侧压紧缸；4-内侧加速度传感器；5-支撑块；6-外侧加速度传感器；7-下侧压紧缸；8-底座；9-空压转角缸；10-上侧气囊；11-弹性块；12-下侧气囊；13-定位孔；14-连接螺栓。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1，本发明薄壁机匣类零件无颤振加工方法，包括以下步骤：
步骤一、首先安装工件外侧夹紧装置，对机匣2的内侧进行加工，通过外侧加速度传感器6实时监测机匣2在加工时的状态，将底座8固定于机床转台上，支撑块5通过销和连接螺栓14固定在底座8上。上侧压紧缸3通过弹性块11对机匣2上侧夹紧，下侧压紧缸7直接对机匣2下侧夹紧，通过上侧/下侧压紧缸的共同作用，实现机匣2的夹紧定位。
铣削加工开始后，通过外侧加速度传感器6实时监测机匣2的颤振状态，加速度传感器的信号通过计算机处理后得到当前机匣2加速度振幅量wc，并使之与机匣出现颤振现象的临界振幅wc0进行对比，若加速度振幅量大于等于临界振幅时，即wc≥wc0时，则当前压紧缸所提供的的压紧力无法满足机匣加工精度要求，计算机通过计算分析得出压紧缸需要调整的压紧力，实时在线对压紧缸进行调整，如此直至机匣2内侧加工完成。
步骤二、安装工件内侧夹紧装置，将上侧气囊10、下侧气囊12分别放入到气囊基座1对应的槽内，然后通过定位孔以及连接螺栓实现夹具与底座8的连接，对上侧气囊10、下侧气囊12进行充气，空压转角缸9压紧后，拆除外侧夹紧装置，对机匣2外侧进行加工，通过内侧加速度传感器4实时监测机匣2在加工时的状态。
铣削加工开始后，通过内侧加速度传感器5实时监测机匣2的颤振状态，传感器的信号通过计算机处理后得到当前机匣2加速度振幅量wc与机匣加工出现颤振现象的临界振幅wc0进行对比，若wc≥wc0时，则当前气囊提供的压紧力无法满足机匣加工精度要求。
根据范德瓦尔斯方程，推导出空气弹簧在受到沿z向的外力时会产生沿该方向压缩所得的恢复力，其公式为：
参见图2-5，本发明薄壁机匣类零件无颤振加工夹具包括安装在底座8上的工件外侧夹紧装置与工件内侧夹紧装置，底座8上开设有销孔和定位孔13，工件外侧夹紧装置通过连接螺栓14以及销孔实现工装与底座8的定位夹紧，气囊基座1通过定位孔13与底座8之间实现定位夹紧。机匣2在加工时位于工件外侧夹紧装置与工件内侧夹紧装置之间，工件外侧夹紧装置与工件内侧夹紧装置设有外侧加速度传感器6和内侧加速度传感器4，外侧加速度传感器6和内侧加速度传感器4实时监测机匣2在加工时的颤振状态。工件外侧夹紧装置包括上侧压紧缸3和下侧压紧缸7，上侧压紧缸3和下侧压紧缸7之间设置有支撑块5。工件内侧夹紧装置包括气囊基座1，气囊基座1上设有气囊安装槽，用于安装上侧气囊10与下侧气囊12；上侧压紧缸3与下侧压紧缸7以及上侧气囊10与下侧气囊12实现对机匣2的定位夹紧。气囊基座1顶部还设置有空压转角缸9，空压转角缸9实现对机匣2外侧加工时的轴向夹紧。
本发明上侧压紧缸3通过弹性块11对机匣2的上侧进行径向定位夹紧。
本发明上侧压紧缸3和下侧压紧缸7至少分别包括一层3个压紧缸，气囊基座1上设置有气囊安装槽，上侧气囊10与下侧气囊12至少分别包括一个气囊，气囊上设有充气口。外侧加速度传感器6和内侧加速度传感器4连接数据采集器及计算机控制系统，计算机控制系统能够根据当前传感器所得数据，判断当前加工状态是否发生颤振现象，若发生颤振现象则实时调整上侧压紧缸3、下侧压紧缸7、上侧气囊10以及下侧气囊12的压紧力。
以上所述仅为本发明的具体实例，并不用以限制本发明的保护范围，本领域技术人员根据说明书记载的内容还能够做出若干形式的替换，这些替换均应落入权利要求书的保护范围。