[發(fā)明專利]一種介觀尺度車削變形預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710307323.9
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107145662B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 焦黎;牛中軻;王西彬;朱晨曦;顏培;王東前
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 石家莊新世紀(jì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 13100
• 代理人: 董金國

本發(fā)明涉及先進制造領(lǐng)域，具體涉及一種介觀尺度車削變形預(yù)測方法，包括測力儀、壓板、滑軌、滑臺、壓板、絲杠、立板、螺釘和車刀，所述滑軌通過壓板設(shè)置在測力儀上，所述滑臺設(shè)置在滑軌上，所述壓板通過螺釘與滑臺相配合，所述車刀設(shè)置在滑臺與壓板之間，所述滑臺左側(cè)設(shè)有立板，所述絲杠通過立板與滑臺連接，所述滑軌上設(shè)有刻度線，本發(fā)明利用調(diào)節(jié)裝置完成刀具的定位切削，減少了車床手柄的調(diào)節(jié)次數(shù)，降低了重復(fù)定位誤差，提高了操作效率；本發(fā)明考慮了介觀尺度車削中車刀刀尖圓角半徑和鈍圓半徑對切削力的影響，建立了介觀尺度車削切削力預(yù)測模型，能方便準(zhǔn)確的計算介觀尺度車削的切削力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及先進制造領(lǐng)域，具體涉及一種介觀尺度車削變形預(yù)測方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著產(chǎn)品小型化發(fā)展，介觀尺度零件在生物醫(yī)療、航空航天、微型機器人、高精度儀器儀表等高科技領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。然而，介觀尺度零件的剛度較差、誤差源繁多，零件加工精度難以保證。微細(xì)切削技術(shù)能夠加工微小三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)，而且加工效率高，在介觀尺度零件加工領(lǐng)域具有很大的潛力。目前，已經(jīng)有很多學(xué)者對微細(xì)切削的機理進行了研究。微細(xì)車削是一種常見的微細(xì)切削方式，具有很高的研究價值。所以，建立介觀尺度零件車削加工變形預(yù)測模型非常有意義。國際期刊《Journal of Materials ProcessingTechnology》在2014年刊登了Identification of cutting errors in precision hardturning process.J.M.Zhou等人考慮了多種誤差源，建立了精密車削變形在線檢測控制系統(tǒng)。然而，這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，車削變形預(yù)測準(zhǔn)確度不高，精度控制穩(wěn)定性不強。而且該系統(tǒng)只針對PCBN刀具，具有一定的局限性。另外，該模型只適用于宏觀車削，并不適用于介觀尺度車削變形的預(yù)測。目前有關(guān)介觀尺度車削的研究大多集中于切削機理，而關(guān)于介觀車削加工工藝的研究較少，實際加工中大多依賴經(jīng)驗，缺少理論預(yù)測模型作為指導(dǎo)，給介觀尺度車削加工帶來不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種操作方便、適用廣泛、提高預(yù)測精度和效率的介觀尺度車削變形預(yù)測方法，通過該方法能夠快速準(zhǔn)確的確定介觀尺度下車削的加工變形量。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明采用如下步驟：

①搭建基于介觀尺度的車削變形測試裝置；

所述變形測試裝置包括測力儀、壓板、滑軌、滑臺、壓板、絲杠、立板、螺釘和車刀，所述滑軌通過壓板設(shè)置在測力儀上，所述滑臺設(shè)置在滑軌上，所述壓板通過螺釘與滑臺相配合，所述車刀設(shè)置在滑臺與壓板之間，所述滑臺左側(cè)設(shè)有立板，所述絲杠通過立板與滑臺連接，所述滑軌上設(shè)有刻度線；

②建立介觀尺度車削切削力計算模型；

201介觀尺度車削切削力模型采用單位切削力法，考慮切削面積和切削刃長度的作用，切削力的計算公式為F＝τS+σL (一)

式中，F(xiàn)為切削力合力，τ為單位面積切削力，S為切削面積，σ為切削刃單位長度切削力，L為切削刃長度；

202計算介觀尺度車削切削面積S，介觀尺度車削中，引入車刀刀尖圓弧半徑因素，瞬時切削面積分為兩個部分計算，S₁的計算公式為：

式中，r為車刀的刀尖圓弧半徑，f為每轉(zhuǎn)進給量，x為函數(shù)的積分變量；

S₂的計算公式為：S₂＝f×(a_p-r) (三)

式中，a_p為切削深度，則介觀尺度車削瞬時面積總和為：

203計算介觀尺度車削切削刃長度，計算公式為：