基于工件-刀具幾何特征參數(shù)的切削用量?jī)?yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種機(jī)械加工及切削數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，具體的說(shuō)是一種基于工件-刀具幾 何特征參數(shù)的切削用量?jī)?yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的應(yīng)用比較成熟的切削數(shù)據(jù)庫(kù)主要針對(duì)不同工藝方法、被切削材料和刀具材 料條件下提供相應(yīng)的切削用量，而較少考慮工件及刀具幾何特征對(duì)于切削用量的影響。
[0003] 現(xiàn)有包含工件或刀具幾何特征內(nèi)容的切削數(shù)據(jù)庫(kù)也往往只是將工件或刀具幾何 特征作為一項(xiàng)數(shù)據(jù)錄入和檢索條件，而沒(méi)有建立起在特定工件-刀具幾何特征參數(shù)下切削 用量的計(jì)算方法。這樣做的結(jié)果往往由于增加了諸多檢索條件的限制，而大幅度降低了檢 索到相應(yīng)數(shù)據(jù)的幾率，使切削數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)用性大為降低。
[0004] 現(xiàn)有工件或刀具幾何特征一般是依據(jù)工件或刀具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)或典型加工路線來(lái) 進(jìn)行分類，而不是依據(jù)特征對(duì)于切削用量數(shù)據(jù)的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)械加工及切削數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有建立在特定工件-刀具幾何特征參數(shù) 下切削用量的計(jì)算方法而導(dǎo)致降低了檢索到相應(yīng)數(shù)據(jù)的幾率，使切削數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)用性大為 降低等這一不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可增強(qiáng)包含工件-刀具幾何特征的 切削數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)用性的基于工件-刀具幾何特征參數(shù)的切削用量?jī)?yōu)化方法。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0007] 本發(fā)明一種基于工件-刀具幾何特征參數(shù)的切削用量?jī)?yōu)化方法，包括以下步驟：
[0008] 1)依據(jù)工件材料、刀具材料及幾何特征參數(shù)對(duì)于切削用量數(shù)據(jù)的影響程度分別對(duì) 不同工件材料、刀具材料及工件-刀具幾何特征等切削條件組合進(jìn)行分類；
[0009] 2)以最低刀具磨損為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)每一種切削條件組合分類分別建立唯一的最優(yōu) 切削用量經(jīng)驗(yàn)公式，統(tǒng)一采用如下的冪函數(shù)形式：
[0010] Vc = C WimlW2m2· · · tinlt2n2· · -piklp2k2· · ·
[0011] 式中V。為切削速度，wl、w2……為工件被加工表面幾何參數(shù)，tl、t2……為刀具幾 何參數(shù)，pl、p2……為除切削速度外的其它切削用量參數(shù)，C、ml、m2……nl、n2……kl、 k2......均為常數(shù)，序號(hào)1、2......為不小于1的自然數(shù)。
[0012] 3)在切削數(shù)據(jù)庫(kù)中建立切削用量參數(shù)、刀具特征參數(shù)、工件特征參數(shù)的數(shù)據(jù)表，用 于分別存儲(chǔ)各參數(shù)名稱;建立經(jīng)驗(yàn)公式數(shù)據(jù)表，用于存儲(chǔ)經(jīng)驗(yàn)公式中各常數(shù)數(shù)值。
[0013] 對(duì)于不同的切削條件組合分類，最優(yōu)切削用量經(jīng)驗(yàn)公式中參數(shù)數(shù)量允許不同，各 參數(shù)含義允許不同，或者各參數(shù)含義相同但各常數(shù)不同。
[0014] 3.按權(quán)利要求1所述的基于工件-刀具幾何特征參數(shù)的切削用量?jī)?yōu)化方法，其特征 在于:所有工件-刀具幾何特征組合的最優(yōu)切削用量經(jīng)驗(yàn)公式采用等長(zhǎng)的統(tǒng)一形式，便于數(shù) 據(jù)庫(kù)軟件使用最簡(jiǎn)單的計(jì)算語(yǔ)句進(jìn)行計(jì)算。
[0015] 本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)：
[0016] 1.本發(fā)明依據(jù)特征參數(shù)對(duì)于切削用量的影響建立函數(shù)關(guān)系，使用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算不 同工件-刀具幾何特征下的切削用量，增強(qiáng)了包含工件-刀具幾何特征的切削數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)用 性。
[0017] 2.本發(fā)明應(yīng)用于切削數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，所有工件-刀具幾何特征組合的最優(yōu)切削用 量經(jīng)驗(yàn)公式采用等長(zhǎng)的統(tǒng)一形式，便于數(shù)據(jù)庫(kù)軟件使用最簡(jiǎn)單的計(jì)算語(yǔ)句進(jìn)行計(jì)算。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 本發(fā)明基于工件-刀具幾何特征參數(shù)的切削用量?jī)?yōu)化方法包括以下步驟：
[0019] 1)依據(jù)工件材料、刀具材料及幾何特征參數(shù)對(duì)于切削用量數(shù)據(jù)的影響程度分別對(duì) 不同工件材料、刀具材料及工件-刀具幾何特征等切削條件組合進(jìn)行分類；
[0020] 2)以最低刀具磨損為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)每一種切削條件組合分類分別建立唯一的最優(yōu) 切削用量經(jīng)驗(yàn)公式，統(tǒng)一采用如下的冪函數(shù)形式：
[0021] Vc = C wimlW2m2…tinlt2n2…pi klp2k2···
[0022] 式中V。為切削速度，wl、w2……為工件被加工表面幾何參數(shù)，tl、t2……為刀具幾 何參數(shù)，pl、p2……為除切削速度外的其它切削用量參數(shù)，C、ml、m2……nl、n2……kl、 k2......均為常數(shù)；
[0023] 3)在切削數(shù)據(jù)庫(kù)中建立切削用量參數(shù)、刀具特征參數(shù)、工件特征參數(shù)的數(shù)據(jù)表，用 于分別存儲(chǔ)各參數(shù)名稱;建立經(jīng)驗(yàn)公式數(shù)據(jù)表，用于存儲(chǔ)經(jīng)驗(yàn)公式中各常數(shù)數(shù)值。
[0024] 對(duì)于不同的切削條件組合分類，最優(yōu)切削用量經(jīng)驗(yàn)公式中參數(shù)數(shù)量允許不同，各 參數(shù)含義允許不同，或者各參數(shù)含義相同但各常數(shù)不同。
[0025] 最優(yōu)切削用量經(jīng)驗(yàn)公式通過(guò)刀具磨損試驗(yàn)或切削溫度試驗(yàn)取得。
[0026] 所有工件-刀具幾何特征組合的最優(yōu)切削用量經(jīng)驗(yàn)公式采用等長(zhǎng)的統(tǒng)一形式，便 于數(shù)據(jù)庫(kù)軟件使用最簡(jiǎn)單的計(jì)算語(yǔ)句進(jìn)行計(jì)算。
[0027]下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
[0028] 為建立切削數(shù)據(jù)庫(kù)所進(jìn)行的一系列切削試驗(yàn)中，其中兩組試驗(yàn)的切削條件組合分 類如下：
[0029]
L003U 試驗(yàn)序號(hào)3獲得最優(yōu)切削用量經(jīng)驗(yàn)公式如下：
[0032] Vc = 6.08D0·11,06 γ 0.39w-0.21fn- 0·47
[0033] 式中V。為切削速度(單位m/min)，D為工件被加工表面直徑(單位mm)，r為車刀圓角 半徑（單位mm)，γ為刀具前角（單位° )，w為刀具寬度(單位mm)，fn為每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(單位mm/ η) 〇
[0034] 試驗(yàn)序號(hào)12獲得最優(yōu)切削用量經(jīng)驗(yàn)公式如下：
[0035] VC=113.39R-0.21d0.21z- 0.21γ0.19β-0. 35fz-0.47aP-0. 17ae-0·2
[0036] 式中V。為切削速度(單位m/min)，R為被加工表面外圓弧半徑(單位mm)，γ為銑刀 徑向前角(單位°)，Z為銑刀齒數(shù)，β為銑刀螺旋角(單位°)，fz為每齒進(jìn)給量(單位mm/z)，~為 切削深度(單位mm)，ae為切削行距(單位mm)。
[0037]根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果建立最優(yōu)切削用量經(jīng)驗(yàn)公式統(tǒng)一形式：
[0038] Vc = C WimlW2m2tinlt2n2t3n3t4 n4t5n5piklp2k2p3 k3
[0039] 建立切削用量參數(shù)數(shù)據(jù)表：
[0040]
[0047] 針對(duì)其它工件-刀具特征、工件和刀具材料所取得經(jīng)驗(yàn)公式的相應(yīng)數(shù)據(jù)同樣可以 納入上述數(shù)據(jù)表中。
[0048] 根據(jù)以上數(shù)據(jù)表，可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式的統(tǒng)一形式計(jì)算出下列切削條件下的切削用 量：
[0049]使用刀具材料代號(hào)為IC20的槽車刀車削工件特征為內(nèi)圓槽表面的材料為TC4的工 件，當(dāng)被加工直徑為200mm，刀尖圓弧半徑為0.4mm，刀具前角為7°，刀具寬度為4mm，每轉(zhuǎn)進(jìn) 給量為〇. 〇7mm/n時(shí)，計(jì)算出切削速度為57.4m/min。
[0050] 使用刀具材料代號(hào)為IC908的立銑刀側(cè)刃銑削工件特征為外圓弧表面的材料為 GH4169的工件，當(dāng)被加工表面外圓弧半徑為100mm，刀具直徑為10mm，齒數(shù)為2,刀尖圓弧半 徑為0.2mm，刀具前角為6°，螺旋角為4°，每齒進(jìn)給量為0.18mm/z，切削深度為4mm，切削行距 為2.5mm時(shí)，計(jì)算出切削速度為40.2m/min。
[0051] 本實(shí)施例使用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算不同工件-刀具幾何特征下的切削用量，增強(qiáng)了包含 工件-刀具幾何特征的切削數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)用性，最優(yōu)切削用量經(jīng)驗(yàn)公式采用等長(zhǎng)的統(tǒng)一形式， 便于數(shù)據(jù)庫(kù)軟件使用最簡(jiǎn)單的計(jì)算語(yǔ)句。
[0052]上述雖然結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù) 范圍的限制。在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可 做出的各種修改仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于工件-刀具幾何特征參數(shù)的切削用量?jī)?yōu)化方法，其特征在于包括以下步驟： 1) 依據(jù)工件材料、刀具材料及幾何特征參數(shù)對(duì)于切削用量數(shù)據(jù)的影響程度分別對(duì)不同 工件材料、刀具材料及工件-刀具幾何特征等切削條件組合進(jìn)行分類； 2) 以最低刀具磨損為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)每一種切削條件組合分類分別建立唯一的最優(yōu)切削 用量經(jīng)驗(yàn)公式，統(tǒng)一采用如下的冪函數(shù)形式： Vc = C WimlW2m2· · · tinlt2n2· · -piklp2k2· · · 式中V。為切削速度，wl、w2……為工件被加工表面幾何參數(shù)，tl、t2……為刀具幾何參 數(shù)，pl、p2……為除切削速度外的其它切削用量參數(shù)，C、ml、m2……nl、n2……kl、k2……均 為常數(shù)，序號(hào)1、2......為不小于1的自然數(shù)。 3) 在切削數(shù)據(jù)庫(kù)中建立切削用量參數(shù)、刀具特征參數(shù)、工件特征參數(shù)的數(shù)據(jù)表，用于分 別存儲(chǔ)各參數(shù)名稱;建立經(jīng)驗(yàn)公式數(shù)據(jù)表，用于存儲(chǔ)經(jīng)驗(yàn)公式中各常數(shù)數(shù)值。2. 按權(quán)利要求1所述的基于工件-刀具幾何特征參數(shù)的切削用量?jī)?yōu)化方法，其特征在 于:對(duì)于不同的切削條件組合分類，最優(yōu)切削用量經(jīng)驗(yàn)公式中參數(shù)數(shù)量允許不同，各參數(shù)含 義允許不同，或者各參數(shù)含義相同但各常數(shù)不同。3. 按權(quán)利要求1所述的基于工件-刀具幾何特征參數(shù)的切削用量?jī)?yōu)化方法，其特征在 于:所有工件-刀具幾何特征組合的最優(yōu)切削用量經(jīng)驗(yàn)公式采用等長(zhǎng)的統(tǒng)一形式，便于數(shù)據(jù) 庫(kù)軟件使用最簡(jiǎn)單的計(jì)算語(yǔ)句進(jìn)行計(jì)算。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于工件-刀具幾何特征參數(shù)的切削用量?jī)?yōu)化方法，包括以下步驟：1)依據(jù)工件材料、刀具材料及幾何特征參數(shù)對(duì)于切削用量數(shù)據(jù)的影響程度分別對(duì)不同工件材料、刀具材料及工件-刀具幾何特征等切削條件組合進(jìn)行分類；2)以最低刀具磨損為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)每一種切削條件組合分類分別建立唯一的最優(yōu)切削用量經(jīng)驗(yàn)公式；3)在切削數(shù)據(jù)庫(kù)中建立切削用量參數(shù)、刀具特征參數(shù)、工件特征參數(shù)的數(shù)據(jù)表，用于分別存儲(chǔ)各參數(shù)名稱；建立經(jīng)驗(yàn)公式數(shù)據(jù)表，用于存儲(chǔ)經(jīng)驗(yàn)公式中各常數(shù)數(shù)值。本發(fā)明依據(jù)特征參數(shù)對(duì)于切削用量的影響建立函數(shù)關(guān)系，使用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算不同工件-刀具幾何特征下的切削用量，增強(qiáng)了包含工件-刀具幾何特征的切削數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)用性。
【IPC分類】G06F17/50, G06F17/30
【公開(kāi)號(hào)】CN105512362
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510830526
【發(fā)明人】葉洪濤, 張軍, 張森堂, 賀芳, 趙恒
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月22日