[發(fā)明專利]高速切削加工工件表面形貌的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710851741.4
• 申請(qǐng)日: 2017-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107451382B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉安民;陳雪林;戴歡;周唯;肖志信
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南工學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/17
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/17
• 代理公司: 深圳市興科達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44260
• 代理人: 王翀;賈慶

本專利公開(kāi)了一種高速切削加工工件表面形貌的控制方法，可廣泛應(yīng)用于車(chē)、銑、刨、拉、插等機(jī)械加工工藝中，不僅可用于加工平面，也可以用于加工曲面的表面形貌控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)加工工件預(yù)定表面的粗糙度的控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械加工工藝技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高速切削加工工件表面形貌的控制方法。

背景

隨著不斷發(fā)展的科學(xué)技術(shù)對(duì)高速切削過(guò)程中工件表面形貌提出的更高的要求，即獲得加工工件表面預(yù)定的粗糙度控制方法是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)工件表面不同預(yù)定位置的形貌(波峰、波谷及其間距等)控制。傳統(tǒng)的機(jī)械加工中，還沒(méi)有對(duì)切削加工工件表面粗糙度進(jìn)行預(yù)測(cè)，并據(jù)此對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的方法，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)高速加工工件表面形貌的控制。

目前只存在切削工件表面粗糙度的預(yù)測(cè)方法，采用回歸分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法，不能實(shí)現(xiàn)工件預(yù)定表面的預(yù)定形貌的加工控制，難以滿足要求。本發(fā)明只需要進(jìn)行預(yù)定切削參數(shù)的幾組切削加工試驗(yàn)，即可實(shí)現(xiàn)表面形貌的控制，具有成本低，效率高，精度高的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本專利公開(kāi)了一種高速切削加工工件表面形貌的控制方法，可廣泛應(yīng)用于車(chē)、銑、刨、拉、插等機(jī)械加工工藝中，不僅可用于加工平面，也可以用于加工曲面的表面形貌控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)加工工件表面預(yù)定的粗糙度的控制。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下所示：

本發(fā)明主要由三維表面輪廓儀，及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成，核心是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，具體步驟如下：。

一種高速切削加工工件表面形貌的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、確定刀具的幾何參數(shù)，所述幾何參數(shù)包括前角γ、后角，安裝的刃傾角和制作材料的參數(shù)，制作材料的參數(shù)包括硬度、密度；

步驟二、獲得1組或多組不同切削參數(shù)下切向、徑向、軸向切削力系數(shù)：K_tc,K_rc,K_ac,K_te,K_re,K_ae，其中，K_tc表示切向力系數(shù)；K_rc表示徑向力系數(shù)；K_ac表示軸向力系數(shù)；K_te表示切向刃口力系數(shù)，K_re表示徑向刃口力系數(shù)；K_ae表示軸向刃口力系數(shù)，t表示切向，r表示徑向，a表示軸向，c表示力系數(shù)，e表示刃口力系數(shù)，則有：

β＝arcsin(sinη·sini+cosη·cosi·cosα)

γ為刀具前角，η表示切屑流動(dòng)方向與刀具切削刃垂直方向的夾角，i表示切削刃與垂直工件運(yùn)動(dòng)方向的夾角，為刀具剪切面法向剪切角，θ為切削過(guò)程中刀具的位置角度，β為有效前角，α為刀具后角，h為切削厚度，d表示求微分；z表示工件坐標(biāo)系x-y-z的z方向，dz為軸向切深微元，d表示求微分，h表示切削厚度；Fx表示x方向切削力；Fy表示y向切削力，F(xiàn)z表示z向切削力；

步驟三、在設(shè)定的切削力系數(shù)下開(kāi)展高速銑削試驗(yàn)，獲得加工后工件的表面輪廓，工件表面輪廓是由切削加工系統(tǒng)中刀具與工件相對(duì)位移形成的，即若沒(méi)有振動(dòng)，工件是理想的表面，則表面輪廓等同于刀具與工件的相對(duì)位移X₁(T)；

X，Y，Z表示工件坐標(biāo)系x-y-z下，刀具的刀尖與工件在x，y，z方向的相對(duì)位移。

步驟四、根據(jù)高速切削加工瞬時(shí)剛性力模型建立切削力模型：

F_t＝∫K_tc·h·dz+K_te·ds