專利名稱：一種切削加工中進(jìn)給速度的優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種切削參數(shù)優(yōu)化方法，特別涉及航空航天、汽車和發(fā)電裝備中所用到的典型難加工材料的切削參數(shù)優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
目前針對典型難加工材料的切削參數(shù)優(yōu)化，主要是采取以降低切削溫度、減少刀具磨損、提高表面質(zhì)量為目標(biāo)，尋找切削線速度、每齒進(jìn)給量、切削寬度、切削深度最佳組合的方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是1、可快速根據(jù)正交試驗(yàn)獲得待優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)比如刀具溫度與切削參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式，通過經(jīng)驗(yàn)公式優(yōu)化切削參數(shù)，降低刀具溫度；2、優(yōu)化后的參數(shù)經(jīng)過簡單計算，便可與機(jī)床數(shù)控程序中的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、切削深度、切削寬度對應(yīng)起來，通過修改數(shù)控程序便可優(yōu)化切削加工工藝。然而該方法也有不足之處1、當(dāng)?shù)毒咧睆礁淖儠r，由于切削層厚度的改變，所優(yōu)化的每齒進(jìn)給量和切削寬度也不再合適；2、當(dāng)零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜時，如待切削層寬度不一致，所優(yōu)化切削參數(shù)也很難應(yīng)用；3、當(dāng)待切削層寬度不一致時，如果切削過程中采取恒定的進(jìn)給速度，那么既不能保證刀具壽命，也無法實(shí)現(xiàn)切削加工效率的最大化。由于實(shí)際航空航天、汽車和發(fā)電裝備中典型難加工材料零件結(jié)構(gòu)一般都比較復(fù)雜，待切削層寬度不一致的情況也較多，而且刀具直徑也并非固定不變，因此采取傳統(tǒng)的切削參數(shù)優(yōu)化方法，優(yōu)化后的切削參數(shù)很難直接在實(shí)際切削加工中應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上典型難加工材料的切削參數(shù)優(yōu)化問題，本發(fā)明提供了一種面向航空航天、汽車和發(fā)電裝備領(lǐng)域，基于最大切削層厚的典型難加工材料的切削參數(shù)優(yōu)化方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是1)首先，采用正交試驗(yàn)設(shè)計方法和應(yīng)用切削過程有限元仿真軟件得到刀具溫度與最大切削層厚度和切削線速度之間的經(jīng)驗(yàn)公式；2)其次，通過經(jīng)驗(yàn)公式和材料去除率公式獲得等溫線和等效率線的圖，結(jié)合該圖， 結(jié)合不同加工工藝對高速、高效、低成本的不同要求，選用合理的最大切削層厚度和切削線速度；3)最后，將步驟2)選取的最大切削層厚度和切削線速度輸入切削過程數(shù)控程序仿真優(yōu)化軟件，通過切削過程數(shù)控程序仿真優(yōu)化軟件對切削過程的數(shù)控程序進(jìn)行優(yōu)化，獲得更高的加工效率。所述的步驟1)對最大切削層厚度和切削線速度進(jìn)行五因素四水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(L16(45))，結(jié)合切削過程有限元仿真軟件對五因素四水平的L16G5)正交設(shè)計進(jìn)行仿真， 得到刀具溫度值，其次，對仿真分析結(jié)果中的刀具溫度進(jìn)行回歸分析，獲得刀具溫度與切削線速度和最大切削層厚度的經(jīng)驗(yàn)公式T = kvafzma/，其中k為修正系數(shù)，ν為切削線速度，
為最大切削層厚度，α、β為回歸指數(shù)。
所述的步驟2)結(jié)合刀具溫度與切削線速度和最大切削層厚度的經(jīng)驗(yàn)公式T = kvafzmaxe和材料去除率公式
權(quán)利要求
1.一種典型難加工材料的切削參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于1)首先，采用正交試驗(yàn)設(shè)計方法和應(yīng)用切削過程有限元仿真軟件得到刀具溫度與最大切削層厚度和切削線速度之間的經(jīng)驗(yàn)公式；2)其次，通過經(jīng)驗(yàn)公式和材料去除率公式獲得等溫線和等效率線的圖，結(jié)合該圖，結(jié)合不同加工工藝對高速、高效、低成本的不同要求，選用合理的最大切削層厚度和切削線速度；3)最后，將步驟2)選取的最大切削層厚度和切削線速度輸入切削過程數(shù)控程序仿真優(yōu)化軟件，通過切削過程數(shù)控程序仿真優(yōu)化軟件對切削過程的數(shù)控程序進(jìn)行優(yōu)化，獲得更高的加工效率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的典型難加工材料的切削參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于所述的步驟1)對最大切削層厚度和切削線速度進(jìn)行五因素四水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(L16G5)),結(jié)合切削過程有限元仿真軟件對五因素四水平的L16G5)正交設(shè)計進(jìn)行仿真，得到刀具溫度值，其次，對仿真分析結(jié)果中的刀具溫度進(jìn)行回歸分析，獲得刀具溫度與切削線速度和最大切削層厚度的經(jīng)驗(yàn)公式T = kvafzmaxe，其中k為修正系數(shù)，ν為切削線速度，fZfflax為最大切削層厚度，α、β為回歸指數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的典型難加工材料的切削參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于所述的步驟2)結(jié)合刀具溫度與切削線速度和最大切削層厚度的經(jīng)驗(yàn)公式T = kvafZfflaxe和材料去除率公式
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的典型難加工材料的切削參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于所述的步驟幻若切削寬度或者刀具直徑改變時，固定最大切削層厚度，通過計算換算出對應(yīng)的進(jìn)給速度。
全文摘要
一種典型難加工材料的切削參數(shù)優(yōu)化方法，首先，采用正交試驗(yàn)設(shè)計方法和應(yīng)用切削過程有限元仿真軟件得到刀具溫度與最大切削層厚度和切削線速度之間的經(jīng)驗(yàn)公式；其次，通過經(jīng)驗(yàn)公式和材料去除率公式獲得等溫線和等效率線的圖，結(jié)合該圖，結(jié)合不同加工工藝對高速、高效、低成本的不同要求，選用合理的最大切削層厚度和切削線速度；最后，將選取的最大切削層厚度和切削線速度輸入切削過程數(shù)控程序仿真優(yōu)化軟件進(jìn)行加工。由于待切削層寬度經(jīng)常不是恒定值，因此采用恒定的最大切屑厚度會產(chǎn)生不同的每齒進(jìn)給量，從而產(chǎn)生不同的進(jìn)給速度，這樣既能保證切削過程中切削層厚度一致，使得刀具不會在切削寬度突變時磨損加劇，也能最大化加工的生產(chǎn)率。
文檔編號G06F17/50GK102184276SQ20111006745
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者盧秉恒, 張俊, 秋晨, 趙萬華 申請人:西安交通大學(xué), 西安瑞特快速制造工程研究有限公司