[发明专利]基于数控车床电动机功率变化预测切削力的方法

说明书

本发明公开了一种基于数控车床电动机功率变化预测切削力的方法，包括：计算得到电动机运行过程中所消耗的功率；在数控车床的主轴电动机上安装工件，以转速n驱动主轴电动机旋转；在不切削工件的前提下，以车削切深a_p驱动切深电动机向切深方向运动，以每转进给量f驱动进给电动机向进给方向运动，获得电动机此时所消耗的功率P₁；按照转速n、每转进给量f和车削切深a_p切削工件，计算此时电动机运行过程中所消耗的功率P₂；获得电动机的功率变化△P；将△P、n、a_p和数控车床切削后工件的直径d_m代入公式，获得该电动机承受的切削力F；本发明通过测量数控车床的电动机功率变化值获得切削力，具有原理清晰，方法简单，容易实现的特点。

技术领域

本发明属于金属切削加工技术领域，具体来说涉及一种基于数控车床电动机功率变化预测切削力的方法。

背景技术

切削力是评价切削过程的重要指标，是合理选择切削参数，保证加工精度的重要依据。切削力的影响因素众多，切削时的切削力受工件材料性能、切削参数和刀具参数共同作用影响。获得准确的切削力数值是顺利开始切削加工的前提条件，通常获得切削力的方法主要有计算法、仿真法、试验法等方法。

计算法主要分为理论公式法和经验公式法两大类，理论公式法由于切削过程复杂，影响因素众多，计算结果和实际的切削力结果有误差，相关系数准确度还需要提高；经验公式法主要分为指数式和单位切削力式两种方法，经验公式法形式相对简单，结果也比较准确，但是这两种方法都需要切削力试验确定相关系数，而且一个公式只能针对特定的材料和刀具参数、切削参数使用，当工件材料、刀具参数、切削参数发生变化时需要重新做切削力试验来标定相关系数，额外增加了使用成本。仿真法是使用仿真软件模拟切削过程，将工件材料参数、切削参数、刀具参数输入仿真软件中，利用软件的计算能力获得切削过程中的切削力。但是切削仿真软件由于专业性强，对使用人员要求较高而不能大规模推广应用。试验法能获得准确的切削力，但是通常使用专用的测力仪装置来实现，根据测量原理的不同可以分为机械式、电阻式、电感式、压电式等。压电式测力仪由于测量精度高，目前得到了广泛的应用。但是压电式测力仪装置复杂，价格昂贵，需要有专门的配套设备，额外增加了生产成本。

上述切削力的计算与测量方法中或者准确程度差一些，或者需要专业的测量装置，或者需要专业的人员，在实际生产应用中还有待于改进。在数控车床加工过程中工件的转动、刀具在进给方向和切深方向的运动都是靠电动机带动传动轴运动独立实现，如果能通过测量电动机的功率变化来计算切削力的变化，将使切削力的测量变得简单，可以方便在切削过程中优化切削参数，提高生产效率，降低生产成本，提高企业竞争力。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于数控车床电动机功率变化预测切削力的方法。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种基于数控车床电动机功率变化预测切削力的方法，包括以下步骤：

1)在数控车床的电动机上安装万用表，用于测量电动机运行过程中的电流和电压，通过电流和电压计算得到该电动机运行过程中所消耗的功率，所述电动机为主轴电动机、进给电动机和/或切深电动机；

2)在数控车床的主轴电动机上安装工件，以转速n(r/s)驱动所述主轴电动机旋转；在不切削工件的前提下，以车削切深a_p(mm)驱动所述切深电动机向切深方向运动，以每转进给量f(mm/r)驱动所述进给电动机向进给方向运动，通过万用表获得所述电动机此时所消耗的功率P₁(W)；

3)按照步骤2)中的转速n、每转进给量f和车削切深a_p切削工件，通过万用表计算此时电动机运行过程中所消耗的功率P₂(W)；