[發明專利]基于加工特征的數控精車加工切削參數確定方法

有效

• 申請號: 201210426007.0
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN102929206A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 張森棠;趙恒;鄭艷銘;周金泉
• 申請（專利權）人: 沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司
• 主分類號: G05B19/18
• 分類號: G05B19/18
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李運萍

技術領域

本發明屬于數控加工技術領域，具體涉及一種基于加工特征的數控精車加工切削參數確定方法。

背景技術

在精車數控加工過程中，被加工工件的材料、加工要求、機床與刀具等一經確定，切削用量及切削液的選擇就成為影響目標函數的關鍵，切削參數是數控切削加工的基本控制量。如切削參數選擇不當，不僅難以保證工件加工精度及控制加工成本，而且可能因切削力過大等原因造成機床被迫停機，影響數控機床效能的正常發揮。

從多數企業數控機床使用的現狀而言，切削參數的選擇是困擾數控加工的一個大問題。目前，數控加工切削參數的選用尚無標準可循，其選用受到個人技術水平影響甚大。這是因為切削過程中，工件材質硬度的變化、切削深度的不同、刀具磨損狀況、切削液流量變化等因素，都將導致實際切削工況偏離理想狀態。而這種偏離程度也不是保持在一個穩定的水平上。為了避免或減少這種偏離對刀具、對加工工件質量的影響，數控編程人員在實際工作中往往采用比較保守的參數設置，來應對復雜、多變的切削加工。即使在大量使用數控機床的企業，也存在著工藝管理水平不高，缺乏典型零件NC加工工藝指導文件和NC切削參數等突出問題。實踐證明，正確合理地選擇切削參數和優化切削過程，對確保產品質量、提高生產率，降低制造成本、保證數控機床安全運行和提高綜合效益是十分重要的。

數控機床加工過程受加工形狀和切削狀況的限制。這樣，在每個加工階段，必須采用程序設定的轉速和進給速率，沒有足夠的靈活性以適應加工時的動態變化。實際上，由于以下幾個方面的原因，切削條件傾向于動態變化。這些原因包括：(1)無論毛料還是棒料、鍛件還是鑄件，工件表面經常不平整。(2)加工中刀具逐漸磨損。(3)工件間材料不同和工件內材料硬度不均勻，產生硬點和軟點。(4)工件的形狀、尺寸變化。(5)加工中冷卻效果不同產生表面硬度變化。

車削過程是一個動態的、相對穩定的過程，工件表面所受的切削力、切削熱的位置都隨著加工部位的變化而變化。機械加工零件由于其功能結構的特點，決定了其幾何特征非常多，少則幾個、十幾個，多則數十個甚至上百個。零件精車加工通常選擇同樣的切削深度、同一個進給速度，選擇一把刀具或多把刀具按編制好的數控程序完成所選區域的加工，由于所選擇的加工區域由多種幾何特征構成，包括直線、斜線、凸圓弧、凹圓弧等，在刀具切削過程中，隨著加工部位幾何特征的變化，帶來刀具去除材料和走刀方向隨之發生了明顯的變化，從而造成切削力也發生了改變，最終還出現了加工過程失穩或加工精度指標偏離現象的發生。

國內外學者對工藝參數或切削用量確定及優化開展了大量研究工作，然而由于大多數研究工作的前提條件都是基于經驗或實驗的，直接造成研究成果的實用性相對較差，所以到目前為止，零件精車加工仍然選擇同樣切削深度、相同進給速度的方式。

切削參數與刀具壽命、機床參數(主軸轉速、功率、轉矩)等因素有關。考慮到以上原因，為保證加工安全，數控機床操作者除了采取最保守的切削參數外別無選擇，這就導致加工效率降低。相反，想要縮短加工時間，數控機床操作者不得不設定較大的加工參數，這樣會導致對刀具工件和機床的破壞。若不能把加工中的動態變化考慮進去，則不能滿足根據實際切削情況來實時調整切削參數的需要。

在零件精車加工過程中，機床的切削載荷相對穩定，說明刀具受力狀況同樣相對穩定，這一重要前提條件對機床精度保持，加工精度指標可控起著至關重要的作用。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種基于加工特征的數控精車加工切削參數確定方法，以達到解決加工過程失控問題、解決加工精度偏離問題、確定切削用量、減少切削試驗和實際加工驗證的工作量、提高加工效率、加工質量和降低加工風險的目的。

一種基于加工特征的數控精車加工切削參數確定方法，包括以下步驟：

步驟1、分析在零件的切削過程中刀具的走刀路徑；

確定零件的加工特征，包括直線、斜線、凸圓弧和凹圓弧；根據零件的幾何特征，對上述加工特征分別進行標識；根據零件的加工要求繪制刀具的走刀路徑；

步驟2、確定在零件的切削過程中刀具的進給速度比例系數；

根據步驟1確定的刀具的走刀路徑，對零件進行切削，并對該零件的不同加工特征的去除材料量進行計算；方法為：將直線加工特征材料去除量設定為標準值；求解其他加工特征的材料去除量相對于直線加工特征材料去除量的比例，并將該比例作為該加工特征的刀具進給速度調整比例系數；

步驟3、計算刀具在不同加工特征下的進給速度；