[發明專利]一種用于預測金屬難加工材料插銑最大銑削力的方法

有效

• 申請號: 201210010736.8
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102566492A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 丁漢;莊可佳;張小明
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G05B19/18
• 分類號: G05B19/18
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明涉及插銑加工領域，更具體地，涉及一種用于預測金屬難加工材料插銑加工時的最大銑削力的方法。

背景技術

對于金屬切削加工領域而言，難加工材料具備明確的含義，即指包括鎳基高溫合金、高錳鋼、鈦合金、鐵基高溫合金、稀有難溶金屬、超高強度鋼、復合材料等在內的難以切削加工的金屬材料。具體而言，金屬材料切削加工性能的好壞，主要是從切削時的刀具耐用度、已加工表面的質量以及切削形成和排除的難易程度三個方面來衡量。上述這些具體類型的難加工材料在多個制造加工領域獲得了頻繁運用，其中的鎳基高溫合金在航空、航天領域尤其是航空發動機內的葉輪上應用得十分廣泛，因此正日益成為近來學術界的研究熱點所在。

由于難加工材料具備導熱系數低、熱硬強度高、切削變形系數大以及加工硬化嚴重等物理特性，所以目前對難加工材料的切削加工還是一個國際難題。插銑法(plunge?milling)又稱為Z軸銑削法，它適用于重載情況下的粗加工，能提高材料的去除率并提高加工效率，因此在目前的技術條件下插銑法是實現高切除率金屬切削最有效的加工方法之一。特別是對于難加工材料的切削加工而言，插銑加工方法的效率遠遠高于常規的端面銑削方法。然而目前在難加工材料加工領域，插銑加工法應用得還不是很廣泛，而且對于插銑過程中的最大銑削力還沒有系統的、更準確的預測方法。

現有的插銑銑削力預測方法都是基于Ahmed?Damir、Eu-Gene?Ng、Mohamed?Elbestawi所提出的銑削力預測模型而執行的(具體參見，2011，Force?prediction?and?stability?analysis?of?plunge?milling?of?systems?with?rigid?and?flexible?workpiece，Int?J?Adv?Manuf?Technol54：853-877)，其一般是通過指數模型來預測銑削力，對象是鋁合金、鈦合金等加工材料，對于金屬難加工材料尤其是鎳基高溫合金的涉及插銑銑削力預測方面的工作目前還很少；而且，目前在預測最大插銑銑削力的過程中只考慮了橫向切寬、進給和切削速度等因素，因此對于插銑運動過程中的最大銑削力預測尚不夠全面和精確，不能最大限度地反映金屬難加工材料插銑加工過程中的真實情況，相應地，不能夠為插銑刀插銑加工過程中工藝參數的選取提供更準確的依據，也難以為刀具的選用及其使用壽命的預測提供指導。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種用于預測金屬難加工材料插銑過程中最大銑削力的方法，其通過建立包括側向步距作為參數在內的插銑銑削力模型來預測金屬難加工材料插銑加工過程中的銑削力，從而能夠為金屬難加工材料的高效加工提供有效指導。

按照本發明，提供了一種用于預測金屬難加工材料插銑最大銑削力的方法，該方法包括下列步驟：

(1)為金屬難加工材料建立反映插銑最大銑削力的預測指數模型，該模型使用插銑過程中的側向步距、切寬、進給和切削速度這些參數作為預測因子并如下所示：