[发明专利]一种五轴侧铣加工过程中基于恒力的进给速度优化方法

说明书

本发明提供一种五轴侧铣加工过程中基于恒力的进给速度优化方法，包括：步骤1：基于预设的第一进给速度和刀具旋转角确定瞬时未变形切屑厚度拟合表达式；步骤2：将确定的瞬时未变形切屑厚度拟合表达式代入切削力计算公式,分析峰值切削力所在时刻，得到任意时刻的峰值切削力表达式；步骤3：反解峰值切削力表达式得到进给速度与峰值切削力以及切入角这三者之间的预设表达式；步骤4：根据任意设定的恒定峰值力、设定的切入角以及预设表达式计算出第二进给速度；步骤5：将第二进给速度保存到刀位文件中。本发明的五轴侧铣加工过程中基于恒力的进给速度优化方法，精确高效的实现进给速度优化过程，保证切削过程中的稳定性，减小振动，保护刀具。

技术领域

本发明涉及轮廓提取技术领域，特别涉及一种五轴侧铣加工过程中基于恒力的进给速度优化方法。

背景技术

进给速度是切削过程中的重要物理参数，是研究金属加工过程中必不可少的重要因素，恒定进给速度在不同的工件曲率下体现出变化的切削力，而变化的切削力可能造成加工振动，刀具磨损，表面质量差。因此，基于恒力的进给速度优化过程对减小振动，保护刀具，提高表面质量有重要的实际意义。

铣削力建模是恒力进给速度优化的前提。低精度的铣削力模型降低了恒力进给速度优化的效果，低效率的铣削力模型浪费了大量的优化时间。因此提出高精度铣削力模型也是恒力进给速度优化的必要环节。

文献1“S.ELK,Erdim H,Lazoglu I.Offline force control and feedratescheduling for complex free form surfaces in 5-axis milling[J].Procedia Cirp,2012,1:96-101.”公开了一种五轴机床基于恒力的进给速度优化方法，包括了一种对五轴铣削力的计算方法。并通过进给速度优化前后对比，验证了该方法的有效性。通过铣削力的仿真和实验对比，验证了铣削力模型的有效性。然而该方采用了牛顿迭代法进行进给速度优化，浪费了大量优化时间。除此之外，该方法采用低精度的铣削力模型，优化效果有待提高。

文献2“Park HS,Qi B,Dang DV,et al.Development of smart machiningsystem for optimizing feedrates to minimize machining time[J].Journal ofComputational Design and Engineering,2018,5(3):299-304.”公开了一种自动加工系统和优化策略来预测和改善铣削性能操作。该方法使用智能算法进行进给速度优化，该过程仍是一个不断调整的复杂过程，需要消耗大量的优化时间。

发明内容

为了精确高效的实现恒力进给速度优化过程，保证切削过程中的稳定性，减小振动，保护刀具，本发明提供了一种五轴侧铣加工过程中基于恒力的进给速度优化方法。

本发明实施例提供的一种五轴侧铣加工过程中基于恒力的进给速度优化方法，包括：

步骤1：基于预设的第一进给速度和刀具旋转角确定瞬时未变形切屑厚度拟合表达式；

步骤2：将确定的瞬时未变形切屑厚度拟合表达式代入切削力计算公式,分析峰值切削力所在时刻，得到任意时刻的峰值切削力表达式；

步骤3：反解所述峰值切削力表达式得到进给速度与峰值切削力以及切入角这三者之间的预设表达式；

步骤4：根据任意设定的恒定峰值力、设定的切入角以及所述预设表达式计算出第二进给速度；

步骤5：将第二进给速度保存到刀位文件中。

可选的，步骤1：基于预设的第一进给速度和刀具旋转角确定瞬时未变形切屑厚度拟合表达式，包括：

步骤11：根据拟合常数、每齿进给量和刀具旋转角，确定瞬时未变形切屑厚度表达式为：