[發明專利]一種銑削加工表面形貌預測方法

無效

• 申請號: 201310041930.7
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103116673A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 陳慧群
• 申請（專利權）人: 陳慧群
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡吉科;孫偉

技術領域

本發明涉及一種銑削加工表面形貌預測方法。

背景技術

銑削加工表面形貌直接影響零件的加工精度和質量，系統深入地研究銑削加工表面生成的內涵，成為銑削加工技術的重要研究內容之一。在加工過程中，工件的表面形貌與刀具幾何特征及切削力誘導的刀具相對工件的偏移密切相關。

目前主要有以下幾種銑削加工表面形貌預測方法：(1)根據工藝參數建立工件和刀具的CAD和CAM模型，并利用布爾運算技術獲得相應的銑削表面形貌，開發出一套球端銑加工過程模擬系統；(2)建立基于Z向深度工件CAD模型，采用有限數量的線段描述工件，通過這些線段與刀刃線布爾運算確定殘高值，從而確定表面形貌及粗糙度；(3)運用兩進給方向的殘高構造球端銑加工表面的特征線，通過插值的方式獲得表面形貌；(4)基于機床運動學模型和廣義的切削工具幾何模型，建立通用的表面生成模型，此模型考慮刀具的偏心、機床的加工變形、振動和高階運動對表面生成的影響；(5)運用瞬時切削載荷的解析模型、刀具和工件的幾何信息及刀位數據文件預測切削力，并通過布爾運算確定球端銑工件表面形貌和殘高；(6)建立刀刃點相對工件的運動學模型，數值求解非線性方程組獲得每一點的殘高并構造加工表面形貌，運用所提策略分別對球刀和平底端刀銑削過程模擬表面形貌；(7)采用實體建模與布爾運算結合的技術對球端銑過程進行幾何模擬并獲得加工表面形貌。目前大多數技術運用離散法和插值技術及布爾運算來預測加工表面形貌，鮮有考慮工件位移對表面形貌的影響，切削參數的匹配亟待進一步解決，技術精度也有待提高等。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種銑削加工表面形貌預測方法。

相較于現有技術，本發明基于多元線性回歸思想，提出一種新的表面形貌預測方法，進一步解決了切削參數與加工表面形貌的匹配問題。發明主要從銑削表面形貌預測系統的特點角度分析，針對不同的加工實驗建立多元線性回歸分析預測模型，并利用模型對實驗展開了預測，并可推廣應用于銑削過程中殘余應力、表面硬度和切削力等加工參數的預測，特點在于：(1)顯示了表面形貌預測的多輸入多輸出的系統特性，指出表面形貌預測系統的非線性本質，多元線性回歸的泛化能力可以控制表面形貌，為規劃刀具路徑優化提供了理論基礎；(2)結合插值原理和思想，結合線性回歸預測模型的特點，采用均勻隨機分布的方法差值線性回歸預測結果的方法增加預測樣本的數量，提高了預測精度和魯棒性。

附圖說明

圖1是本發明銑削加工表面形貌預測方法的應用于表面形貌的過程示意圖。

圖2是本發明銑削加工表面形貌預測方法的步驟流程圖。

圖3是本發明工件轉速與進給速度正交影響下的表面粗糙度示意圖。

圖4是本發明銑削中殘余應力預測結果與實驗結果的對比分析示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖說明及具體實施方式對本發明進一步說明。

請參閱圖1及圖2，本發明提供了一種銑削加工表面形貌預測方法。

如圖所示，本發明的一種銑削加工表面形貌預測方法采用實驗數據計利用線性回歸方法預測加工后表面質量參數，結合多元線性回歸預測的思路和方法，采用Matlab所提供完善的多元非線性回歸與仿真計算的工具箱，建立表面質量預測多元線性回歸模型，合并數據后預生成預測模型，并檢驗模型誤差，進而輸出最終形貌。

1、表面形貌預測過程

對照圖2，過程如下：

步驟1：設定切削參數數據，輸入加工參數并獲取表面形貌測試結果。

高速切削加工中，影響表面形貌重要的評定標準——粗糙度的因素可以概括為四方面：刀具變量、工件變量、切削參數變量和切削過程變量。這些因素之間存在著相互耦合關系，并且在切削過程中受許多不可控制因素的影響。傳統的表面粗糙度實驗模型(Tipnis模型)為(1)式：

Ra=cflυkapm]]>(1)式