[發明專利]一種控制曲線車削加工切削力突變的方法

有效

• 申請號: 201710202534.6
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN107085412B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 羅智文;黃玉平;徐強;鄭繼貴;侍威
• 申請（專利權）人: 北京精密機電控制設備研究所
• 主分類號: G05B19/408
• 分類號: G05B19/408
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 任林沖

1.一種控制曲線車削加工切削力突變的方法，其特征在于，具體步驟為：

(1)建立坐標系

按照右手定則在工件上建立世界坐標系：以工件軸線和端面的交點為原點O，X軸與工件軸線重合并指向工件外側，OYZ平面與工件端面重合，建立世界坐標系OXYZ；

按照右手定則在刀具上建立移動坐標系：以刀尖圓弧圓心為原點O'，X'軸與X軸平行且方向一致，O'X'Y'平面與刀具前刀面重合，建立刀具上的移動坐標系O'X'Y'Z'；

(2)確定切削層面積

任意前后兩次進刀時，切削刃與工件輪廓曲線相交圍成切削層區域ABCD，其中兩次進刀切削刃中的圓弧刃部分交點為A，切削刃中的直線刃部分與工件輪廓曲線交點分別為B和C，圓弧刃與直線刃切點為D，基于格林運算法則計算切削層區域ABCD面積

(3)確定等效切削刃方向角Ω

等效切削刃方向角Ω可由刃傾角λ_s和摩擦力方向角β表示為：Ω＝β-λ_s，其中刃傾角λ_s為由加工條件決定的定值，β由切削層區域中微元上的摩擦力矢量確定；

(4)在世界坐標系OXYZ上采集直線切削狀態下的切削力F_X1、F_Y1和F_Z1；

(5)直線切削力變換

通過空間矩陣變換，將采集的直線切削力[F_X1,F_Y1,F_Z1]變換為移動坐標系O'X'Y'Z'上的切削力

(6)標定剪應力τ_s、法向摩擦角β_n、流屑角η和法向剪切角

(7)計算切向、徑向和軸向切削力系數K_T、K_R和K_A

其中，γ_n為法向前角；

(8)在移動坐標系O'X'Y'Z'上計算曲線切削狀態時的切削力F_T3、F_R3和F_A3

(9)在世界坐標系OXYZ上計算曲線切削狀態時的切削力F_X3、F_Y3、F_Z3

(10)根據步驟9計算得到的切削力，判斷實際加工過程中切削力在刀具及工件上產生突變的位置，進而調整刀具在切削力突變位置處的進給量，使切削力在此處變化趨于穩定。

2.如權利要求1所述的一種控制曲線車削加工切削力突變的方法，其特征在于，的計算方法為：采用B樣條曲線法將切削刃和工件輪廓曲線分別參數化表示為和

其中N(u)和N(t)為遞推公式，均可表示為

式中，n表示B樣條曲線上離散點對應的參數值，i表示第i個離散點，k表示B樣條曲線的冪次，

P_x、P_y分別為切削刃在世界坐標系OXYZ中X方向和Y方向上的B樣條曲線控制點；

Q_x、Q_y分別為加工前工件輪廓曲線在世界坐標系OXYZ中X方向和Y方向上的B樣條曲線控制點；

其中j和j+1分別為前后兩次進刀。

3.如權利要求1所述的一種控制曲線車削加工切削力突變的方法，其特征在于，通過

得到剪應力τ_s、法向摩擦角β_n、流屑角η和法向剪切角

其中F_Tn、F_Rn和F_An分別為F_T、F_R和F_A在法平面投影，A_s為剪切面積，f為進給量，a_p為切削深度，為剪力在法平面上的投影與切削平面之間夾角，ξ_n為切削合力在法平面上的投影與切削平面之間夾角，ξ_λ為切削合力F與法平面之間的夾角，β_a為摩擦角，β_n為法向摩擦角。