专利名称：一种切削加工中进给速度的优化方法
技术领域：
本发明属于制造技术领域，涉及一种切削参数优化方法，特别涉及航空航天、汽车和发电装备中所用到的典型难加工材料的切削参数优化方法。
背景技术：
目前针对典型难加工材料的切削参数优化，主要是采取以降低切削温度、减少刀具磨损、提高表面质量为目标，寻找切削线速度、每齿进给量、切削宽度、切削深度最佳组合的方法。该方法的优点是1、可快速根据正交试验获得待优化目标函数比如刀具温度与切削参数的经验公式，通过经验公式优化切削参数，降低刀具温度；2、优化后的参数经过简单计算，便可与机床数控程序中的主轴转速、进给速度、切削深度、切削宽度对应起来，通过修改数控程序便可优化切削加工工艺。然而该方法也有不足之处1、当刀具直径改变时，由于切削层厚度的改变，所优化的每齿进给量和切削宽度也不再合适；2、当零件结构复杂时，如待切削层宽度不一致，所优化切削参数也很难应用；3、当待切削层宽度不一致时，如果切削过程中采取恒定的进给速度，那么既不能保证刀具寿命，也无法实现切削加工效率的最大化。由于实际航空航天、汽车和发电装备中典型难加工材料零件结构一般都比较复杂，待切削层宽度不一致的情况也较多，而且刀具直径也并非固定不变，因此采取传统的切削参数优化方法，优化后的切削参数很难直接在实际切削加工中应用。
发明内容
针对以上典型难加工材料的切削参数优化问题，本发明提供了一种面向航空航天、汽车和发电装备领域，基于最大切削层厚的典型难加工材料的切削参数优化方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是1)首先，采用正交试验设计方法和应用切削过程有限元仿真软件得到刀具温度与最大切削层厚度和切削线速度之间的经验公式；2)其次，通过经验公式和材料去除率公式获得等温线和等效率线的图，结合该图， 结合不同加工工艺对高速、高效、低成本的不同要求，选用合理的最大切削层厚度和切削线速度；3)最后，将步骤2)选取的最大切削层厚度和切削线速度输入切削过程数控程序仿真优化软件，通过切削过程数控程序仿真优化软件对切削过程的数控程序进行优化，获得更高的加工效率。所述的步骤1)对最大切削层厚度和切削线速度进行五因素四水平的正交试验设计(L16(45))，结合切削过程有限元仿真软件对五因素四水平的L16G5)正交设计进行仿真， 得到刀具温度值，其次，对仿真分析结果中的刀具温度进行回归分析，获得刀具温度与切削线速度和最大切削层厚度的经验公式T = kvafzma/，其中k为修正系数，ν为切削线速度，
为最大切削层厚度，α、β为回归指数。
所述的步骤2)结合刀具温度与切削线速度和最大切削层厚度的经验公式T = kvafzmaxe和材料去除率公式
权利要求
1.一种典型难加工材料的切削参数优化方法，其特征在于1)首先，采用正交试验设计方法和应用切削过程有限元仿真软件得到刀具温度与最大切削层厚度和切削线速度之间的经验公式；2)其次，通过经验公式和材料去除率公式获得等温线和等效率线的图，结合该图，结合不同加工工艺对高速、高效、低成本的不同要求，选用合理的最大切削层厚度和切削线速度；3)最后，将步骤2)选取的最大切削层厚度和切削线速度输入切削过程数控程序仿真优化软件，通过切削过程数控程序仿真优化软件对切削过程的数控程序进行优化，获得更高的加工效率。
2.根据权利要求1所述的典型难加工材料的切削参数优化方法，其特征在于所述的步骤1)对最大切削层厚度和切削线速度进行五因素四水平的正交试验设计(L16G5)),结合切削过程有限元仿真软件对五因素四水平的L16G5)正交设计进行仿真，得到刀具温度值，其次，对仿真分析结果中的刀具温度进行回归分析，获得刀具温度与切削线速度和最大切削层厚度的经验公式T = kvafzmaxe，其中k为修正系数，ν为切削线速度，fZfflax为最大切削层厚度，α、β为回归指数。
3.根据权利要求1所述的典型难加工材料的切削参数优化方法，其特征在于所述的步骤2)结合刀具温度与切削线速度和最大切削层厚度的经验公式T = kvafZfflaxe和材料去除率公式
4.根据权利要求1所述的典型难加工材料的切削参数优化方法，其特征在于所述的步骤幻若切削宽度或者刀具直径改变时，固定最大切削层厚度，通过计算换算出对应的进给速度。
全文摘要
一种典型难加工材料的切削参数优化方法，首先，采用正交试验设计方法和应用切削过程有限元仿真软件得到刀具温度与最大切削层厚度和切削线速度之间的经验公式；其次，通过经验公式和材料去除率公式获得等温线和等效率线的图，结合该图，结合不同加工工艺对高速、高效、低成本的不同要求，选用合理的最大切削层厚度和切削线速度；最后，将选取的最大切削层厚度和切削线速度输入切削过程数控程序仿真优化软件进行加工。由于待切削层宽度经常不是恒定值，因此采用恒定的最大切屑厚度会产生不同的每齿进给量，从而产生不同的进给速度，这样既能保证切削过程中切削层厚度一致，使得刀具不会在切削宽度突变时磨损加剧，也能最大化加工的生产率。
文档编号G06F17/50GK102184276SQ20111006745
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月21日 优先权日2011年3月21日
发明者卢秉恒, 张俊, 秋晨, 赵万华 申请人:西安交通大学, 西安瑞特快速制造工程研究有限公司