[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

本發明涉及一種考慮刀具磨損的機床銑削加工過程的功耗建模方法，更具體的說是引入與磨損相關的銑削力磨損系數，修正銑削力模型，通過修正后的考慮刀具磨損的銑削力模型計算切削功率，從而建立考慮刀具磨損的機床銑削加工過程的功耗模型，大大提高了功耗模型的預測精度。

技術領域

本發明屬于機械加工領域，涉及一種考慮刀具磨損的機床銑削加工過程的功耗建模方法。

背景技術

機械制造業是我國國民經濟的重要支柱產業。目前我國機械制造業普遍存在能耗高、效率低等問題，是國家實施節能減排、綠色環保等重大戰略的重點關注領域。數控機床作為機械制造業的能耗主體，其能量源多、能耗特性和能耗流程復雜多變，具有很大的節能優化空間。而刀具是機械加工過程的關鍵組成和主要消耗品，因此，研究刀具磨損，對延長刀具使用壽命以及減少機床能耗具有十分重要的意義。

文獻“Wang Q,Zhang D,Tang K,et al.Energy consumption model for millingprocesses considering auxiliary load loss and its applications[J].TheInternational Journal of Advanced Manufacturing Technology,2019,105(10):4309-4323.”提出了一種基于銑削力的機床銑削加工過程的功耗模型建模方法，該方法采用銑削切削力計算切削功率，從而能預測機床銑削加工過程的總能耗，但并未考慮刀具磨損對機床功耗產生的影響，對預測結果產生影響，因此難以準確預測實際加工中的機床功耗。

發明內容

本發明解決的技術問題是：為了克服現有機床銑削加工過程能耗模型建模方法預測精度差的問題，本發明提供一種考慮刀具磨損的機床銑削加工過程的功耗建模方法，更具體的說是引入與刀具磨損相關的銑削力磨損系數，修正銑削力模型，同時通過修正后的銑削力模型計算切削功率，從而建立考慮刀具磨損的機床銑削加工過程的功耗模型，大大提高了功耗模型的預測精度。該方法首先引入與刀具磨損相關的銑削力磨損系數，修正銑削力模型，通過修正后的考慮刀具磨損的銑削力模型計算切削功率，進而建立機床加工中的空切功耗模型和伴隨著切削產生的輔助功耗模型，最后建立考慮刀具磨損的機床總功耗模型。

本發明的技術方案是：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：