[發明專利]考慮刀具磨損的機床銑削加工過程的功耗建模方法

有效

• 申請號: 202010889022.3
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112100827B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 吳寶海;徐健;張瑩;譚淼龍;燕直
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/06
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 華金

1.考慮刀具磨損的機床銑削加工過程的功耗建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、引用傳統銑削力模型，且該模型不考慮刀具磨損；

dF_t(ψ，z)＝K_tedS+K_tcS_tsinψdz

dF_r(ψ，z)＝K_redS+K_rcS_tsinψdz

dF_a(ψ，z)＝K_aedS+K_acS_tsinψdz

其中dF_t、dF_r、dF_a分別是作用在高度dz微元上的切向，徑向和軸向切削力，K_te、K_re、K_ae表示刀具刃口力系數，K_tc、K_rc、K_ac表示刀具切削力系數，dS表示切削刃微元長度，dz表示軸向切深微元長度，S_t表示每齒進給量，ψ表示切削刃微元的徑向浸入角；

步驟二、引入與磨損相關的銑削力磨損系數ΔK_tw、ΔK_rw，得到考慮刀具磨損的銑削力模型：

其中是考慮刀具磨損后作用在高度dz微元上的切向，徑向切削力；

步驟三、將機床銑削加工過程功耗分為空切功耗、切削功耗和伴隨著切削產生的額外負載輔助功耗，分別對三類功耗進行建模預測，以此計算預測出考慮刀具磨損的機床銑削加工過程的總能耗；其預測模型為：

P_total＝P_aircutting+P_cutting+P_add

其中，P_total表示銑削加工過程的總功耗，P_aircutting表示銑削加工過程中的空切功耗，P_cutting表示銑削加工過程中的切削功耗，P_add表示銑削加工過程中的伴隨著切削的額外負載輔助能耗；

步驟四、建立考慮刀具磨損機床銑削加工過程的切削功耗模型：

其中r為刀具半徑，n為機床主軸轉速，f為進給速度，P_cutting^w為考慮刀具磨損的切削功耗；

則銑削加工切削功耗模型為：

其中為平均切削功耗，N為刀具齒數

步驟五、建立機床銑削加工過程的空切功耗模型:測量機床在非切削狀態下不同轉速下的空切功耗，將所得數據進行擬合，建立空切功耗模型：

P_aircutting＝f(n)

其中n為機床主軸轉速，f(n)表示為n的一元二次函數；

步驟六、建立銑削加工的額外負載功耗模型：

根據數據研究擬合表明：

其中C₀、C₁為實驗得到的系數；

步驟七、考慮刀具磨損的機床銑削加工過程功耗模型為：