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申请/专利权人：中航西安飞机工业集团股份有限公司

摘要：本申请属于数控加工技术领域，特别涉及一种结构件重载切削装夹力监控方法及系统。监控方法包括：步骤一、计算结构件的切削力；步骤二、根据所述切削力计算结构件的装夹力；步骤三、根据所述装夹力构建装夹失稳判定模型，计算结构件的失稳阈值；步骤四、根据所述失稳阈值进行装夹力监控。本申请的结构件重载切削装夹力监控方法，能够实现对加工过程中装夹力的有效监控，实时监测结构件的切削状态，保证结构件的稳定加工，避免因装夹力失稳造成加工质量问题。

主权项：1.一种结构件重载切削装夹力监控方法，其特征在于，包括：步骤一、计算结构件的切削力；步骤二、根据所述切削力计算结构件的装夹力；步骤三、根据所述装夹力构建装夹失稳判定模型，计算结构件的失稳阈值；步骤四、根据所述失稳阈值进行装夹力监控；步骤一中，计算结构件的切削力，包括：结构件的切削力F为： 其中，Z1，Z2为刀具的有效切削力Z的范围，为刀具的有效接触角的范围，为齿间角；步骤二中，根据所述切削力计算结构件的装夹力，包括：通过步骤一中的公式分别计算出结构件的水平面上的切削力Fx和Fy，其中，切削力Fx的方向与刀具进给方向平行，切削力Fy的方向与刀具切宽方向平行；根据力平衡关系，装夹力Ni满足： 根据夹具力矩平衡关系，装夹力Ni满足： 根据刀具力矩平衡关系，装夹力Ni满足： 其中，fc为夹具的垫块与结构件的凸台之间的摩擦系数，G为结构件的重力，n为结构件的凸台数量，d为螺栓公称直径，d1为螺栓的螺杆螺纹小径，σS为材料屈服强度，S为安全系数，T0为刀具施加给结构件的力矩，rmax为结构件的凸台中心与刀具中心的最大距离，ri为结构件第i个凸台中心与刀具中心的距离；计算出满足上述力平衡以及力矩平衡条件下的结构件的装夹力范围；步骤三中，根据所述装夹力构建装夹失稳判定模型，计算结构件的失稳阈值，包括：构建装夹失稳判定模型，包括装夹失稳判定模型的目标函数、优化目标以及约束条件：装夹失稳判定模型的目标函数为：夹具施加给结构件的总维稳力矩与刀具施加给结构件的最大力矩之差；Y＝Tz-T0max；夹具施加给结构件的总维稳力矩Tz为：Tz＝Fz·r刀-工； 刀具施加给结构件的力矩T0为：T0＝Fc·r刀-工；刀具施加给结构件的最大力矩T0max为：T0max＝Fc·r刀-工max； 其中，Y为目标函数，Tz为夹具施加给结构件的总维稳力矩，T0max为刀具施加给结构件的最大力矩，T0为刀具施加给结构件的力矩，Fz为周向切削力，Fc为水平面上的切削力的合力，r刀-工为刀具中心与结构件中心的距离，r刀-工max为刀具中心与结构件中心的最大距离，P为铣削功率，v为刀具转速，r刀为刀具半径，n0为刀具转数；装夹失稳判定模型的优化目标为：夹具施加给结构件的总维稳力矩与刀具施加给结构件的最大力矩之差最小；装夹失稳判定模型的约束条件为：夹具施加给结构件的总维稳力矩不小于刀具施加给结构件的最大力矩：Y≥0；平衡性约束： 稳定性约束：Ff≥Fc；夹具的垫块与结构件的凸台之间的总摩擦力Ff为：Ff＝n·F垫块-凸台； 其中，F垫块-凸台为夹具的垫块与结构件的凸台之间的摩擦力；根据所述装夹失稳判定模型计算结构件的失稳阈值，若当前输出结果超出任意一个约束条件，则装夹力超出失稳阈值。

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