基于學(xué)習(xí)算法的航空發(fā)動機薄壁葉片加工誤差補償方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于學(xué)習(xí)算法的航空發(fā)動機薄壁葉片加工誤差補償方法，用于解決現(xiàn)有薄壁葉片加工誤差補償方法加工效率低的技術(shù)問題。技術(shù)方案是采用泰勒展式、牛頓迭代、弦割法以及葉片工藝柔度相結(jié)合的算法，建立誤差補償算法，根據(jù)前一次加工后得到的測量數(shù)據(jù)通過誤差補償算法進行誤差補償?shù)挠嬎悖軌蚩焖贉p少加工誤差，明顯減少了補償次數(shù)，提高了加工效率；同時，加工精度也得到明顯地提升。

Machining error compensation method for thin-walled blade of Aeroengine Based on learning algorithm

The invention discloses a method for compensating machining errors of thin-walled blades of an aircraft engine based on a learning algorithm, which is used for solving the technical problems of the processing errors, the compensation methods and the low processing efficiency of the existing thin-walled blades. The technical scheme is using Taylor expansion, Newton iteration, the secant method and leaf process flexibility combined algorithm, establish the error compensation algorithm, according to the measurement data obtained before a processed through the error compensation algorithm to calculate the error compensation, can reduce machining error quickly and significantly reduced the number of compensation, improve the processing efficiency at the same time, the processing; accuracy can be significantly improved.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
基于學(xué)習(xí)算法的航空發(fā)動機薄壁葉片加工誤差補償方法
本專利技術(shù)涉及一種薄壁葉片加工誤差補償方法，特別涉及一種基于學(xué)習(xí)算法的航空發(fā)動機薄壁葉片加工誤差補償方法。
技術(shù)介紹
航空航天復(fù)雜薄壁件在數(shù)控銑削的過程中，由于實際加工結(jié)果與理論尺寸的不一致，導(dǎo)致了加工誤差的存在，而加工誤差將降低零件的精度，進而直接影響其使用性能。尤其在航空發(fā)動機葉片的切削加工過程中，由于工件的薄壁弱剛度特征，加工變形引起的誤差更為劇烈地影響加工精度及表面質(zhì)量，嚴(yán)重情況下容易導(dǎo)致零件報廢，進而影響航空發(fā)動機的整體制造水平和使用性能。文獻(xiàn)“專利申請?zhí)柺?01210364066.X的中國專利技術(shù)專利”公開了一種薄壁葉片精密銑削加工變形補償方法，其中補償系數(shù)的標(biāo)定是依賴離線測量數(shù)據(jù)中幾何參數(shù)，通過反向鏡像補償?shù)贸龅模@一過程采用離線檢測，不僅降低了效率又會引入新的誤差，而且反向鏡像補償?shù)姆椒ㄑa償次數(shù)較多，嚴(yán)重影響加工的效率。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有薄壁葉片加工誤差補償方法效率低的不足，本專利技術(shù)提供一種基于學(xué)習(xí)算法的航空發(fā)動機薄壁葉片加工誤差補償方法。該方法采用泰勒展式、牛頓迭代、弦割法以及葉片工藝柔度相結(jié)合的算法，建立誤差補償算法，根據(jù)前一次加工后得到的測量數(shù)據(jù)通過誤差補償算法進行誤差補償?shù)挠嬎悖梢钥焖贉p少加工誤差，明顯減少補償次數(shù)，提高加工效率；同時，加工精度也得到明顯地提升。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：一種基于學(xué)習(xí)算法的航空發(fā)動機薄壁葉片加工誤差補償方法，其特點是包括以下步驟：步驟一、將葉片的葉背加工至設(shè)計尺寸，葉盆加工至余量U，將其作為葉片誤差補償?shù)某跏济鳌２襟E二、構(gòu)建基于泰勒展開的誤差補償模型：對初始毛坯進行加工，測量數(shù)據(jù)，計算補償系數(shù)。Step1以初始毛坯為基準(zhǔn)進行一次加工得到名義切削深度ap，對初始毛坯表面進行測量，得到實際切削深度areal。Step2在葉片切削誤差補償加工過程中，y＝f(x)是名義切削深度-實際切削深度曲線，x0是葉片的名義值，其對應(yīng)的f(x0)是名義切深深度ap，0，則對曲線在名義切削深度x＝x0處進行n階泰勒公式展開，得：采用一階泰勒展開并用牛頓迭代法求解則有：其中k(k≥0)指誤差補償?shù)拇螖?shù)。賦予葉片銑削加工的物理意義，則是誤差補償模型線性部分，即是：其中，aec是切削深度的誤差補償值，ap是切削深度的初始名義值，ap,k是第k次誤差補償加工的切削深度名義值，areal,k是第k次誤差補償加工的切削深度實際值。Step3采用弦割法進行誤差補償量求解：以xk、xk+1點處的一階差商來代替f′(xk)，其中，k代表誤差補償加工次數(shù)，則有：用拉格朗日余量表示誤差補償二次項，葉片的誤差補償模型為：令誤差補償系數(shù)λ為f′(x0)，令誤差補償模型學(xué)習(xí)系數(shù)ζ為令加工誤差Δ＝(x-x0)，則誤差補償切削深度計算公式為：aec＝ap,0+λ[1+ζ]Δ(5)Step4按照切削深度x進行銑削加工，并在加工過程中測量銑削力F，由此標(biāo)定切削力與切削深度的系數(shù)K：然后對工件進行不同切削深度下的銑削加工，葉片的曲面為S(u,v)，并計算工件的切削深度h的分布，則工件的實際切削深度xk＝h0-hk。其中，hk是名義切削深度yk銑削加工后的工件厚度，k是加工次數(shù)下標(biāo)。則在名義切削深度yk加工后工件產(chǎn)生的加工位移qk為名義切削深度yk與實際切削深度xk的差值：qk＝y(tǒng)k-xk。工件銑削加工的切削力是工件的工藝柔度κk與加工位移qk的乘積，即：Fk＝κk·qk。工件的工藝柔度為：根據(jù)不同名義切削深度yk的切削實驗，得到對應(yīng)實際切削深度xk相應(yīng)的工藝柔度κk，對k＝1,2,…,N的N次加工實驗后的工藝柔度進行插值，獲得葉片的工藝柔度函數(shù)曲線fκ。通過葉片的工藝柔度曲線，得到任意名義切削深度下的工藝柔度：κp＝fκ(xp)。由此，葉片的誤差補償系數(shù)初值為：代入step3中，計算出誤差補償切削深度。步驟三、將步驟二得到的初始值ap,0、基礎(chǔ)項λ·Δ和學(xué)習(xí)項λ·ζ·Δ，代入幾何模型值的誤差補償模型中，得到誤差補償曲面：Sec＝Snorm-λ[1+ζ]Δ(7)其中，Snorm為名義曲面，λ[1+ζ]Δ為誤差補償量Δec。步驟四、以誤差補償后的曲面作為加工曲面進行加工后，再次測量，測量后的數(shù)據(jù)與葉片原始模型進行對比，若滿足加工精度，補償結(jié)束，若不滿足加工精度，將測量數(shù)據(jù)代入步驟二進行下一次迭代計算。本專利技術(shù)的有益效果是：該方法采用泰勒展式、牛頓迭代、弦割法以及葉片工藝柔度相結(jié)合的算法，建立誤差補償算法，根據(jù)前一次加工后得到的測量數(shù)據(jù)通過誤差補償算法進行誤差補償?shù)挠嬎悖梢钥焖贉p少加工誤差，明顯減少補償次數(shù)，提高加工效率；同時，加工精度也得到明顯地提升。下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本專利技術(shù)作詳細(xì)說明。附圖說明圖1是本專利技術(shù)方法切削深度名義值-切削深度實際值曲線示意圖。具體實施方式參照圖1。本專利技術(shù)基于學(xué)習(xí)算法的航空發(fā)動機薄壁葉片加工誤差補償方法具體步驟如下：步驟一、將葉片的葉背加工至設(shè)計尺寸，葉盆加工至余量U，將其作為葉片誤差補償?shù)某跏济鳌２襟E二、基于泰勒展開的誤差補償模型構(gòu)建。對初始毛坯進行加工，測量數(shù)據(jù)，計算補償系數(shù)。Step1以初始毛坯為基準(zhǔn)進行一次加工得到名義切削深度ap，用在機檢測技術(shù)對其表面進行測量，得到實際切削areai。Step2在葉片切削誤差補償加工過程中，y＝f(x)是名義切削深度-實際切削深度曲線，x0是葉片的名義值，其對應(yīng)的f(x0)是名義切深深度ap，0，則對曲線在名義切削深度x＝x0處進行n階泰勒公式展開，得：采用一階泰勒展開并用牛頓迭代法求解則有：其中k(k≥0)指誤差補償?shù)拇螖?shù)。賦予葉片銑削加工的物理意義，則是誤差補償模型線性部分，即是：其中，aec是切削深度的誤差補償值，ap是切削深度的初始名義值，ap,k是第k次誤差補償加工的切削深度名義值，areal,k是第k次誤差補償加工的切削深度實際值。Step3采用弦割法來實現(xiàn)誤差補償量的求解。以xk、xk+1(其中k代表誤差補償加工次數(shù))點處的一階差商來代替f′(xk)，則有：用拉格朗日余量表示誤差補償二次項，葉片的誤差補償模型為：令誤差補償系數(shù)λ為f′(x0)，令誤差補償模型學(xué)習(xí)系數(shù)ζ為令加工誤差Δ＝(x-x0)，則誤差補償切削深度計算公式為：aec＝ap,0+λ[1+ζ]Δ(5)Step4按照切削深度x進行銑削加工，并在加工過程中測量銑削力F，由此可以標(biāo)定切削力與切削深度的系數(shù)K：然后對工件進行不同切削深度下的銑削加工，葉片的曲面為S(u,v)，并計算工件的切削深度h的分布，則工件的實際切削深度xk＝h0-hk其中，hk是名義切削深度yk銑削加工后的工件厚度，k是加工次數(shù)下標(biāo)。則在名義切削深度yk加工后工件產(chǎn)生的加工位移qk為名義切削深度yk與實際切削深度xk的差值：qk＝y(tǒng)k-xk。工件銑削加工的切削力是工件的工藝柔度κk與加工位移qk的乘積，即：Fk＝κk·qk。工件的工藝柔度為：根據(jù)不同名義切削深度yk的切削實驗，得到對應(yīng)實際切削深度xk相應(yīng)的工藝柔度κk，對k＝1,2,…,N的N次加工實驗后的工藝柔度進行插值，獲得葉片的工藝柔度函數(shù)曲線fκ。通過葉片的工藝柔度曲線，可以得到任意名義切削深度下的工藝柔度：κp＝fκ(xp)。由此，葉片的誤差補償系數(shù)初值本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種基于學(xué)習(xí)算法的航空發(fā)動機薄壁葉片加工誤差補償方法，其特征在于包括以下步驟：步驟一、將葉片的葉背加工至設(shè)計尺寸，葉盆加工至余量U，將其作為葉片誤差補償?shù)某跏济鳎徊襟E二、構(gòu)建基于泰勒展開的誤差補償模型：對初始毛坯進行加工，測量數(shù)據(jù)，計算補償系數(shù)；Step?1以初始毛坯為基準(zhǔn)進行一次加工得到名義切削深度a

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于學(xué)習(xí)算法的航空發(fā)動機薄壁葉片加工誤差補償方法，其特征在于包括以下步驟：步驟一、將葉片的葉背加工至設(shè)計尺寸，葉盆加工至余量U，將其作為葉片誤差補償?shù)某跏济鳎徊襟E二、構(gòu)建基于泰勒展開的誤差補償模型：對初始毛坯進行加工，測量數(shù)據(jù)，計算補償系數(shù)；Step1以初始毛坯為基準(zhǔn)進行一次加工得到名義切削深度ap，對初始毛坯表面進行測量，得到實際切削深度areal；Step2在葉片切削誤差補償加工過程中，y＝f(x)是名義切削深度-實際切削深度曲線，x0是葉片的名義值，其對應(yīng)的f(x0)是名義切深深度ap，0，則對曲線在名義切削深度x＝x0處進行n階泰勒公式展開，得：采用一階泰勒展開并用牛頓迭代法求解則有：其中k(k≥0)指誤差補償?shù)拇螖?shù)；賦予葉片銑削加工的物理意義，則是誤差補償模型線性部分，即是：其中，aec是切削深度的誤差補償值，ap是切削深度的初始名義值，ap,k是第k次誤差補償加工的切削深度名義值，areal,k是第k次誤差補償加工的切削深度實際值；Step3采用弦割法進行誤差補償量求解：以xk、xk+1點處的一階差商來代替f′(xk)，其中，k代表誤差補償加工次數(shù)，則有：用拉格朗日余量表示誤差補償二次項，葉片的誤差補償模型為：

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張定華，王奇，楊建華，張瑩，吳寶海，侯堯華，
申請(專利權(quán))人：西北工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：陜西,61