工件车削加工方法及工件车削加工数据库建模方法

本发明属于机加工领域，具体涉及工件车削加工方法及工件车削加工数据库建模方法。
背景技术：
：在工件的车削加工过程中，不同制造设备的工件、刀具条件、设备健康状况、加工参数等诸多因素等，都会对产品的质量造成影响。其中，工件加工过程中的共振是非常重要的一个影响因素，在工件的加工过程中，若工件的固有振动频率与加工振动频率相吻合，则会导致工件在加工过程中的共振发生。刀具的切削深度无疑会影响到工件的振动频率，在工件的加工过程中，大多凭经验进行操作，一方面会影响加工的效率，另一方面无法保证稳定的保证工件的加工质量。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种工件车削加工方法及工件车削加工数据库建模方法，本发明可以有效的保证产品的加工质量，提高工件的加工效率。本发明提供一种工件车削加工方法：根据待加工工件的待加工形状确定刀具的总进给量；根据总进给量确定刀具的第一一次进给量；根据第一一次进给量获得该工件在第一一次进给量时的第一一次固有振动频率；判定该第一一次固有振动频率是否在加工振动频率的第一一次设定频率范围；若否，则按第一一次进给量对待加工工件进行加工，若是，则按小于第一一次进给量的值获得第二一次进给量；根据第二一次进给量获得该工件在第二一次进给量时的第二一次固有振动频率；判定该第二一次固有振动频率是否在加工振动频率的第二一次设定频率范围；若否，则按第二一次进给量对工件进行加工，若是，则按小于第二一次进给量的值获得第三一次进给量，并重复上述步骤判断。在其中一个实施例中，在前述步骤中，根据待加工工件的边界条件、杨氏弹性模量、惯性矩、单位长度质量、轴长、轴的横截面积，获得待加工工件的固有振动频率。在其中一个实施例中，在前述步骤中，根据待加工工件的加工精度数据及固有振动频率，得到待加工工件的加工振动频率的设定频率范围。在其中一个实施例中，在前述步骤中，在对待加工工件进行加工时，获取待加工工件的实时振动频率，并将该实时振动频率输出至服务器，判定该实时振动频率是否超出设定频率范围，若超出设定频率范围，则服务器输出报警信号，或者中断工件的加工。在其中一个实施例中，在前述步骤中，根据总进给量确定刀具的第一一次进给量时，同时确定刀具的第一二次进给量；在采用第一一次进给量对工件进行加工后，根据第一二次进给量获得该工件在第一二次进给量时的第一二次固有振动频率；判定该第一二次固有振动频率是否在加工振动频率的第一二次设定频率范围；若否，则按第一二次进给量对工件进行加工，若是，则按小于第一二次进给量的值获得第二二次进给量；并重复上述步骤判断。在其中一个实施例中，在前述步骤中，若所述第一一次固有振动频率在加工振动频率的第一一次设定频率范围；则按小于第一一次进给量的值获得第二一次进给量时，同时确定刀具的第二二次进给量；在采用第二一次进给量对工件进行加工后，根据第二二次进给量获得该工件在第二二次进给量时的第二二次固有振动频率；判定该第二二次固有振动频率是否在加工振动频率的第二二次设定频率范围；若否，则按第二二次进给量对工件进行加工，若是，则按小于第二二次进给量的值获得第二三次进给量；并重复上述步骤判断。本发明还提供一种工件车削加工数据库建模方法，在前述步骤中，根据待加工工件的工件参数及加工要求，得到刀具的总进给量及加工振动频率；根据加工振动频率，得第一一次设定频率范围；根据总进给量，选取设定的第一一次进给量；若在第一一次进给量时，第一一次固有振动频率在第一一次设定频率范围之外，则存储与该工件相对应的工件参数、加工振动频率、总进给量及第一一次进给量；若在第一一次进给量时，第一一次固有振动频率在第一一次设定频率范围之内，则对该工件相对应的工件参数、加工振动频率、总进给量及第一一次进给量不予存储，或者设置“不可行”的标记信息。在其中一个实施例中，在前述步骤中，根据总进给量，选取设定的第一一次进给量时，同时选取设定的第二一次进给量；若在第一一次进给量时，第一一次固有振动频率在第一一次设定频率范围之内，则在第二一次进给量时，第二一次固有振动频率在第一一次设定频率范围之外，则存储与该工件相对应的工件参数、加工振动频率、总进给量及第二一次进给量。在其中一个实施例中，在前述步骤中，在工件进行加工时，通过传感器获取实时振动频率，若该实时振动频率与第一一次设定频率范围之间的频率差值达到设定阀值，则通过该频率差值对第一一次设定频率范围进行补偿。本发明还提供一种工件车削加工方法，该方法包括如下步骤：得到待加工工件的工件参数及加工要求；将该工件参数及加工要求输入至服务器，并与服务器中存储的、按所述工件车削加工数据库建模方法所存储的数据进行对比；若存储有与该工件参数及加工要求相匹配的第一一次进给量，则按第一一次进给量进行加工。本发明所提供的技术方案具有以下的优点及效果：1、在对工件进行加工时，根据总进给量，可以设定第一一次进给量、第二一次进给量、第三一次进给量...其中，第一一次进给量＞第二一次进给量＞第三一次进给量；若第一一次固有振动频率不在加工振动频率的第一一次设定频率范围，则表示工件加工过程中的共振频率(或共振频率带)相错开，工件的加工质量符合要求；若第一一次固有振动频率在加工振动频率的第一一次设定频率范围，则表示工件加工过程中的共振频率(或共振频率带)相吻合，工件发生共振的机率较高，易发生工件加工不合格；此时，需要选取更小的进给量(第二一次进给量)进行判断，若在第二一次进给量时，不会发生共振，则按第二一次进给量对工件进行加工。本发明根据工件加工的总进给量，优先选取较大的第一一次进给量，若第一一次进给量时不发生共振，则按第一一次进给量对工件进行加工，若第一一次进给量时会发生共振，则选取较小的第一一次进给量。通过本发明所述技术方案可以避开工件加工过程中的共振，有效的保证工件的加工质量；并且，在工件加工过程中，优先选取较大的刀具进给量，提高工件的加工效率。2、在工件经过第一次进刀加工之后，第二次进刀仍采用上述步骤，即：优先选取较大的第一二次进给量，若第一二次进给量时不发生共振，则按第一二次进给量对工件进行加工，若第一二次进给量时会发生共振，则选取较小的第二二次进给量。3、本发明还可以通过多次的工件加工数据，建立工件车削加工数据库模型，并将该数据库模型存储于服务器中，并不断的根据传感器对振动数据进行实时监测，并对数据库模型进行修正。4、在建立工件加工数据库模型的情况下，可以获得大量的经验数据，在对工件进行加工时，可以直接调用数据库模型的数据参数对工件进行加工。附图说明此处的附图，示出了本发明所述技术方案的具体实例，并与具体实施方式构成说明书的一部分，用于解释本发明的技术方案、原理及效果。除非特别说明或另有定义，不同附图中，相同的附图标记代表相同或相似的技术特征，对于相同或相似的技术特征，也可能会采用不同的附图标记进行表示。图1是工件一端固定、另一端为尾座支撑的装夹方式示意图；图2是工件一端固定、另一端自由的悬臂梁的装夹方式示意图；图3是工件在图1所示状态进行加工时，频域振动信号的对比图；图4是工件在图1所示状态进行加工时，传感器信号滤波后的方差值；图5是工件在图2所示状态进行加工时，频域振动信号的对比图；图6是工件在图2所示状态进行加工时，传感器信号滤波后的方差值；附图标记说明：10、三爪卡盘，11、尾座，20、工件，30、刀具。具体实施方式为了便于理解本发明，下面将参照说明书附图对本发明的具体实施例进行更详细的描述。除非特别说明或另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与所属
技术领域：
的技术人员通常理解的含义相同。在结合本发明技术方案的现实场景的情况下，本文所使用的所有技术和科学术语也可以具有与实现本发明的技术方案的目的相对应的含义。除非特别说明或另有定义，本文所使用的“第一、第二…”仅仅是用于对名称的区分，不代表具体的数量或顺序。除非特别说明或另有定义，本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。需要说明的是，当元件被认为“固定于”另一个元件，它可以是直接固定在另一个元件上，也可以是存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件，也可以是同时存在居中元件；当一个元件被认为是“安装在”另一个元件，它可以是直接安装在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设在”另一个元件，它可以是直接设在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。除非特别说明或另有定义，本文所使用的“所述”、“该”为相应位置之前所提及或描述的技术特征或技术内容，该技术特征或技术内容与其所提及的技术特征或技术内容可以是相同的，也可以是相似的。毫无疑义，与本发明的目的相违背，或者明显矛盾的技术内容或技术特征，应被排除在外。实施例一本实施例所述工件车削加工方法，该方法包括如下步骤：根据待加工工件的待加工形状确定刀具的总进给量；根据总进给量确定刀具的第一一次进给量，本实施例的第一一次进给量选用2毫米；根据第一一次进给量获得该工件在第一一次进给量时的第一一次固有振动频率；判定该第一一次固有振动频率是否在加工振动频率的第一一次设定频率范围；若否，则按第一一次进给量对待加工工件进行加工，若是，则按小于第一一次进给量的值获得第二一次进给量，本实施例的第一一次进给量选用1.5毫米；根据第二一次进给量获得该工件在第二一次进给量时的第二一次固有振动频率；判定该第二一次固有振动频率是否在加工振动频率的第二一次设定频率范围；若否，则按第二一次进给量对工件进行加工，若是，则按小于第二一次进给量的值获得第三一次进给量，并重复上述步骤判断，本实施例的第三一次进给量选用1毫米。采用本实施例所述方案对工件进行加工时，根据总进给量，可以设定第一一次进给量、第二一次进给量、第三一次进给量...其中，第一一次进给量＞第二一次进给量＞第三一次进给量；若第一一次固有振动频率不在加工振动频率的第一一次设定频率范围，则表示工件加工过程中的共振频率(或共振频率带)相错开，工件的加工质量符合要求；若第一一次固有振动频率在加工振动频率的第一一次设定频率范围，则表示工件加工过程中的共振频率(或共振频率带)相吻合，工件发生共振的机率较高，易发生工件加工不合格；此时，需要选取更小的进给量(第二一次进给量)进行判断，若在第二一次进给量时，不会发生共振，则按第二一次进给量对工件进行加工。本发明根据工件加工的总进给量，优先选取较大的第一一次进给量，若第一一次进给量时不发生共振，则按第一一次进给量对工件进行加工，若第一一次进给量时会发生共振，则选取较小的第一一次进给量。通过本发明所述技术方案可以避开工件加工过程中的共振，有效的保证工件的加工质量；并且，在工件加工过程中，优先选取较大的刀具进给量，提高工件的加工效率。在进行具体的判定时，还需要结合工件的加工精度要求进行判断，并进而一个相应的频率控制范围，如：对于较高精度的加工精度要求，在工件加工共振频率的判断时，可以设定较宽的设定频率范围，以尽可能的避开工件的固有振动频率；对于较低精度的加工精度要求，在工件加工共振频率的判断时，可以在满足加工精度的情况下，设定较窄的设定频率范围，可以容忍工件产生较小的共振。在对待加工工件进行加工时，可通过设置传感器获取待加工工件的实时振动频率，并将该实时振动频率输出至服务器，判定该实时振动频率是否超出设定频率范围，若超出设定频率范围，则服务器输出报警信号进行报警提示，或者中断工件的加工。由于设置传感器进行实时的频率监测、反馈。本实施例中，在通过刀具对工件(采用第一一次进给量或第二一次进给量...)进行第一次加工之后，若需要进行第二次进刀，则此时刀具的第二进给量仍采用上述步骤进行判断，并通过刀具对工件(采用第一二次进给量或第二二次进给量...)进行第二次加工。以下示例：对于某型号的轴形工件，总进给量为10毫米时，在刀具对工件进行加工时，各次的进给量可以根据需要进行设定，可以采用下表的进给量：一次进给量二次进给量三次进给量四次进给量...第一3mm2.5mm2mm1.5mm...第二2.5mm2mm1.5mm1mm...第三2mm1.5mm1mm0.5mm...第四1.5mm1mm0.5mm0.2mm在加工时，每次的进给量逐渐减小，如：第一一次进给量>第一二次进给量>第一三次进给量>第一四次进给量；在判断时，若出现共振，则选用的进给量逐渐减小，如：第一一次进给量>第二一次进给量>第三一次进给量>第三一次进给量。上表所述进给量的选取并不是固定的，可以根据工件参数、加工振动频率、总进给量等要素进行选取。本实施例采用轴形工件进行加工，在本实施例中，需要获得轴形工件的固有振动频率，是根据待加工轴形工件的边界条件、杨氏弹性模量、惯性矩、单位长度质量、轴长、轴的横截面积，获得待加工轴形工件的固有振动频率，其具体计算公式如下：其中,ωi表示轴形工件的第i阶弯曲振动的固有频率，ρ为单位长度的轴形工件质量，e为轴形工件的杨氏弹性模量，l为轴形工件的长度,a为轴形工件的横截面积，βil由轴形工件的边界条件决定，i是轴形工件的惯性矩，对于圆形截面轴，惯性矩表示为：其中，d为轴形工件轴截面的直径，因此可由上述公式计算得到轴形工件的弯曲振动的固有频率ωi，进而分析轴形工件的固有频率。本实施例中，边界条件可以为图1所示，一端固定、另一端为尾座支撑的装夹方式；即：工件20一端安装于三爪卡盘10上，另一端被尾座11支撑，刀具30从侧部进行进刀加工；也可以为图2所示，一端固定、另一端自由的悬臂梁的装夹方式，即：工件20一端安装于三爪卡盘10上，另一端悬空，刀具30从侧部进行进刀加工。本实施例中，通过式(1)计算得到图1的所示的一阶固有频率约2000hz左右，对应频率信号如图3所示。通过式(1)计算得到图2的所示的一阶固有频率约500hz左右，对应频率信号如图5所示。从振动信号中可分析出，在固有频率范围左右振幅较大，可有效的区分不同切削深度。进一步的，本实施例采用两个不同的带宽滤波器对传感器所检测的频率信号进行滤波，然后，对滤波后的信号，分别计算两种不同装夹方式的不同直径的轴的均方根和方差。式中xi,与yi分别为加速度传感器所测得的x方向和y方向的加速度值，n表示所测得点数。采用图1所示工件的支撑方式时，其计算结果如图4所示，结合均方根和方差值，可识别出切削加工过程中的不同的切削深度和不同的轴径。采用图2所示工件的支撑方式时，其计算结果如图6所示。由此可以看出，对于悬臂梁装夹方式，中通滤波后的信号均方根幅值较大，高通滤波后的均方根幅值小于1，可见加工过程的振动信号主要体现在中频区域。且被切削轴径大于16mm时，通过均方根可有效的识别出不同的切削深度，相反的，当切削轴径小于16mm时，由于轴刚度的减小，加工过程引起轴的颤振，造成加工过程的不稳定，同时，由方差的突然跳动，也可以判断加工过程的不稳定。对于一端固定，一端用尾座支撑装夹方式，中通滤波后的信号均方根值小于1，高通滤波后的均方根较大，可见对于该种装夹方式加工过程的振动信号主要体现在高频区域。进一步的，高通滤波后的均方根可有效的识别出不同的切削深度。同时，两个频段的方差值都远小于0.1，因此可判断，采用普通车床切削加工直径从10mm至22mm的轴，三种不同的切削深度，加工过程都非常稳定，满足切削加工的要求。实施例二本实施例中，可以采用实施例一所述方法对常用的轴形工件进行加工，并在结合大量数据的基础上进行数据库建模。根据待加工工件的工件参数及加工要求，得到刀具的总进给量及加工振动频率；根据加工振动频率，得第一一次设定频率范围；根据总进给量，选取设定的第一一次进给量；若在第一一次进给量时，第一一次固有振动频率在第一一次设定频率范围之外，则存储与该工件相对应的工件参数、加工振动频率、总进给量及第一一次进给量；若在第一一次进给量时，第一一次固有振动频率在第一一次设定频率范围之内，则对该工件相对应的工件参数、加工振动频率、总进给量及第一一次进给量不予存储，或者设置“不可行”的标记信息。在进行工件加工时，可以直接根据工件的工件参数及加工要求等数据，调用服务器中的加工参数对工件进行加工，具体步骤为：得到待加工工件的工件参数及加工要求；将该工件参数及加工要求输入至服务器，并与服务器中存储的、按所述工件车削加工数据库建模方法所存储的数据进行对比；若存储有与该工件参数及加工要求相匹配的第一一次进给量，则按第一一次进给量进行加工。以上实施例的目的，是对本发明的技术方案进行示例性的再现与推导，并以此完整的描述本发明的技术方案、目的及效果，其目的是使公众对本发明的公开内容的理解更加透彻、全面，并不以此限定本发明的保护范围。如：前述“第一一次进给量”、“第二一次进给量”、“第三一次进给量”的数量可以根据实际的工件参数及加工的需要进行设定；前述的“范围之内”、“范围之外”两者是相对的，某数值处于“第一范围之外”，也意味着该数值在“第二范围之内”，所以，该表述不应仅仅从字面意义进行理解。以上实施例也并非是基于本发明的穷尽性列举，在此之外，还可以存在多个未列出的其他实施方式。在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。当前第1页12