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申请/专利权人：盐城工学院

摘要：本发明提出了一种深孔枪钻加工直线度误差预测与控制方法，应用欧拉‑伯努利梁理论，建立了多个支撑的三个阶段的深孔枪钻加工直线度误差预测模型，并进行了试验验证；通过直线度误差预测模型分析了导向套间隙、支撑间隙和钻削轴向力的变化对直线度误差的影响，进而提出了一种通过改变靠近工件的支撑件间隙量来实现被加工孔直线度误差主动控制的方法，从而减少了直线度偏差。

主权项：1.一种深孔枪钻加工直线度误差预测与控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1以欧拉-伯努利梁理论为基础，针对钻杆上任一点，建立基于导向套间隙、支撑间距、钻削轴向力和支撑间隙的弯矩模型、弯矩模型对应的边界条件，最后对弯矩模型进行求解以获取直线度误差预测模型；2针对深孔加工机床，设定输入参数，之后借助MATLAB软件求解直线度误差预测模型，提取基于第一支撑间隙量的直线度误差曲线图、基于第二支撑间隙量的直线度误差曲线图、基于第三支撑间隙量的直线度误差曲线图、基于支撑间距的直线度误差曲线图和基于钻削轴向力的直线度误差曲线图；其中，第三支撑固定于切屑收集装置且靠近第二支撑，第二支撑远离第三支撑的一侧设置第一支撑；第一支撑、第二支撑和第三支撑均转动安装于钻杆；3考虑基于第一支撑间隙量的直线度误差曲线图、基于第二支撑间隙量的直线度误差曲线图、基于第三支撑间隙量的直线度误差曲线图、基于支撑间距的直线度误差曲线图和基于钻削轴向力的直线度误差曲线图，提出关于第三支撑间隙量的方向和大小的误差主动控制策略，并对第三支撑进行结构优化；在步骤1中建立直线度误差预测模型具体包括以下步骤：11将深孔加工过程划分为第一阶段、第二阶段和第三阶段；第一阶段为主轴未到达第一支撑前；第二阶段为到达第一支撑后且未到第二支撑前；第三阶段为主轴到达第二支撑后；12建立第一阶段直线度误差预测模型、第二阶段直线度误差预测模型和第三阶段直线度误差预测模型；13线性化求解第一阶段直线度误差预测模型、第二阶段直线度误差预测模型和第三阶段直线度误差预测模型；在步骤12中，建立第一阶段直线度误差预测模型的步骤包括：121建立基于欧拉-伯努利梁理论的第一弯矩模型M1-1、第二弯矩模型M1-2、第三弯矩模型M1-3和第四弯矩模型M1-4；其中： 其中，E为枪钻的杨氏模量；I为枪钻的转动惯量；Fz为钻头受到的轴向力；ek为钻头与钻杆中心线在竖直方向的误差；x1、x2、x3为X方向的偏差量；Rf为第三支撑的支撑反力；R2为第二支撑的支撑反力；R1为第一支撑的支撑反力；Rx为钻头受到孔壁的支撑力；l1为从主轴夹持端至第一支撑的轴向距离；l2为主轴夹持端至第二支撑的轴向距离；lfs为主轴夹持端至第三支撑的轴向距离；L为枪钻总长度；z为轴线方向上任一点到主轴夹持端的距离；Zk代表任意的钻孔深度；122简化第一弯矩模型M1-1、第二弯矩模型M1-2、第三弯矩模型M1-3和第四弯矩模型M1-4，以获取钻头X方向的第一阶段直线度误差预测模型：令lfs＝lfs+lcb；δ3＝δb；Rfs＝Rb； 其中，U1、V1、U2、V2、U3、V3、U4、V4为第一阶段直线度误差预测模型待求的解；δ1为第一支撑间隙；δ2为第二支撑间隙；δ3为第三支撑间隙；δb为导向套间隙；lcb为切屑收集装置和导向套总长度；123建立第一阶段直线度误差预测模型的边界约束条件：

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