[发明专利]圆周铣削过程铣削力系数与刀具径向偏心标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种参数标定方法，特别是圆周铣削过程铣削力系数与刀具径向偏心标定方法，适用于金属材料圆周铣削过程。

背景技术

圆周铣削主要是通过立铣刀在材料表面切除多余的材料层来获得理想的工件形状、尺寸以及表面光洁度的机械加工方法。铣削过程涉及到刀刃与切削层材料之间的剪切作用，前刀面与切屑之间、后刀面与已加工表面之间的摩擦作用，刀具磨损等物理现象。导致这些物理现象发生的功率消耗在力学上即表现为铣削力的作用，根据Merchant正交切削和斜角切削模型，铣削过程的铣削力常被表示为：“铣削力＝铣削力系数×切屑载荷”的形式。使用该公式时，需要知道铣削力系数以及切屑载荷的大小。切屑载荷一般根据刀具偏心和预设定的进给率计算得到，但由于铣削过程中刀具和工件的动态耦合作用，刀具偏心很难通过试验直接测试得到。因而，为了实现对切削力的有效建模，对铣削力系数和刀具偏心的有效标定是关键。

文献1“E.Budak，Y.Altintas，E.J.A.Armarego，Prediction of milling force coefficients fromorthogonal cutting data，Transactions of the ASME Journal of Manufacturing Science andEngineering 118(1996)216-224.”公开了一种利用实测平均铣削力标定常值铣削力系数的方法，这种方法忽略了刀具偏心且需要做大量的铣削试验来保证标定精度，试验成本高。

参照附图，文献2“J.H.Ko，W.S.Yun，D.W.Cho，K.F.Ehmann，Development of a virtualmachining system-Part 1：approximation of the size effect for cutting force prediction.Journal ofMachine Tools and Manufacture 42(2002)1595-1605.”公开了一种利用实测瞬时铣削力标定瞬时铣削力系数和刀具径向偏心参数ρ和λ的方法，该方法的基本步骤如下：

(1)设置k＝0，l＝0。k、l表示迭代步。

(2)假设刀具径向偏心参数值ρ_k＝kΔρ、λ_l＝lΔλ，依据给定的切削参数和ρ_k、λ_k计算切屑载荷。Δρ和Δλ表示迭代步长。

(3)使用步骤(1)得到的切屑载荷和试验实测瞬时铣削力，计算与ρ_k、λ_k对应的瞬时铣削力系数，并计算所得到的瞬时铣削力系数的标准方差。

(4)设置k＝k+1。

(5)如果ρ_k≤ρ_cri，重复步骤(2)到步骤(4)；如果ρ_k＞ρ_cri，设置k＝0，l＝l+1。ρ_cri表示刀具偏心量ρ可能达到的最大上限值。

(6)如果λ_l≤2π，重复步骤(2)到步骤(5)；如果λ_l＞2π，迭代结束。

(7)选择标准方差最小的瞬时铣削力系数作为标定得到的铣削力系数值，对应的ρ_k及λ_k作为标定得到的刀具径向偏心参数值。

从以上步骤可以看出，该方法是通过参数研究进行优选实现标定，这种方法需要扫描每一种可能的参数组合情况，计算工作量大，比如，若ρ_cri＝50μm、Δρ＝1μm、Δλ=π360,]]>按照上面的步骤，需要50×360＝18000个迭代步才能完成标定。

发明内容