一种变切深调节装置及径向切削参数优化工艺方法与流程

技术特征：

1.一种变切深调节装置，包括设置于机床工作台上的测力仪(1)、压板(2)以及加工台(3)，其特征在于：所述加工台(3)通过压板(2)设置在测力仪(1)上；

还包括立板(4)、支撑盒(5)、悬柱(6)、紧定螺栓(9)与支撑横板(7)，所述立板(4)垂直设置在加工台(3)上方前部；所述支撑盒(5)垂直设置在立板(4)中部，所述悬柱(6)设有燕尾槽(6-1)以及刻度标注，所述悬柱(6)设于支撑盒(5)内部，并垂直于立板(4)；所述支撑横板(7)设有燕尾滑块(7-1)，所述支撑横板(7)垂直于立板(4)设置在支撑盒(5)内部，并通过燕尾滑块(7-1)和燕尾槽(6-1)的配合与悬柱(6)构成滑动连接，所述支撑横板(7)上端设有装夹槽(8)，所述紧定螺栓(9)穿过支撑盒(5)与支撑横板(7)相接触；

所述支撑横板(7)呈直角梯形，所述支撑横板(7)上边线与水平线构成角度β，所述角度β的取值范围为3°～7°。

2.根据权利要求1所述的一种变切深调节装置，其特征在于：所述紧定螺栓(9)成对设置，并对称分布在所述支撑横板(7)两侧。

3.利用权利要求1所述的装置进行径向切削参数优化工艺方法，其特征在于步骤如下：

①确定微细铣削单位切削力计算模型：

101将工件固定到装夹槽(8)内，滑动支撑横板(7)，通过紧定螺栓(9)将支撑横板(7)固定，读取悬柱(6)上的初始加工标尺刻度并记录；

102建立上一个切削周期中的铣刀轮廓与当前切削周期的铣刀轮廓坐标系，记录每次切削所去除的材料以及切削深度不断变化时的峰值，并定义为最大未切削深度，记作h_max，确定最大未切削深度与每齿进给量f_z、径向切削深度a_e、刀具半径r_tool之间的关系：

$h_{\max }=f_z\·\cos \mathrm{\θ}=f_z\·\frac{\sqrt{2r_{tool}\·a_e-a_e^2}-f_z}{\sqrt{{r_{tool}}^2-2f_z\sqrt{2r_{tool}\·a_e-a_e^2}+{f_z}^2}}---\left(1\right);$

103利用测力仪(1)采集的切削力峰值F_max，得出单位面积的切削力k_c，即微细铣削单位切削力计算模型达式：

$k_c=\frac{F_{\max }}{a_p\·h_{max}}=\frac{F_{max}\·\sqrt{{r_{tool}}^2-2f_z\sqrt{2r_{tool}\·a_e-a_e^2}+{f_z}^2}}{a_p\·f_z\·(\sqrt{2r_{tool}\·a_e-a_e^2}-f_z)}---\left(2\right)$

其中a_p代表切削过程中的轴向切削深度；

②保持轴向切削深度不变，调节滑动支撑横板(7)进而改变径向切削深度值，得到不同的切削参数下的单位切削力，得到单位切削力与切削用量之间的关系并记录：

201将切削加工进行分组，使切削加工高度等于轴向切削深度a_p、径向切削深度从0到0.1mm递增；

202切削过程中用测力仪(1)实时记录切削力数据，用于切削力峰值的获取及单位切削力的计算；

③基于记录的数据，运用模糊逻辑的方法进行切削参数优化：

301根据记录的数据绘制单位切削力的变化曲线，并通过其导数值确定曲线上的突变点，即切削发生在该点以后，单位切削力的变化急剧增加，定义该点所对应的切削深度为极限切削深度；

302对不同组别的记录数据均按照步骤301进行处理，得到不同切削参数组合下的极限切削深度；

303将记录的数据对集合的符合程度用一个介于0和1之间的数值隶属度来表示，并选用三角形和梯形隶属度函数作为参数的模糊化工具，完成输入变量的模糊化处理；

304定义相关模糊规则的逻辑计算，每个模糊规则均采用“IF–THEN”语句，不同的模糊规则间采用“AND”语句连接，建立最小切削深度的模糊逻辑预测模型；

305以切削速度和每齿进给量作为输入变量，以最小切削深度作为输出变量，采用区域中心去模糊化法对语义描述状态下的输出变量进行了去模糊化操作，完成计算结果的去模糊化；

④根据不同参数组合下的最小切削深度预测结果反求出极限的径向切削深度，利用径向切削深度公式：

对径向切削深度的进一步优化；式中a_e'为优化的径向切削深度，r_tool刀具直径,h_m‘给定切削速度和每齿进给量下的最小切削深度预测值，f_z每转进给量。

4.根据权利要求3所述的径向切削参数优化工艺方法，其特征在于：所述步骤模糊逻辑模型的精度采用公式：

$A=\frac{1}{N}\underset{1}{\overset{N}{\Σ}}(1-\frac{|h_m^{\′}-{h_m}^{\′\′}|}{{h_m}^{\′\′}})\×100\%---\left(4\right)$

计算，其中h_m”表示计算得到的最小切削深度计算值，h_m'表示基于模糊逻辑模型得到的最小切削深度预测值，N表示试验次数。