[发明专利]圆周铣削过程中刀具参数的标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种参数标定方法，特别是圆周铣削过程中刀具偏心四自由度参数和瞬时铣削力系数标定方法。

背景技术

参照图1～3。文献1“S.Y.Liang，J.-J.J.Wang，Milling force convolution modeling foridentification of cutter axis offset，International Journal of Machine Tools and Manufacture 34(1994)1177-1190.”公开了一种利用实测平均铣削力和铣削力谐波分量标定常值铣削力系数和刀具偏心两自由度参数ρ₁和λ₁的方法，这种方法既没考虑铣削力系数的尺寸效应也没有考虑偏心沿刀具轴线的变化。

文献2“J.H.Ko，W.S.Yun，D.W.Cho，K.F.Ehmann，Development of a virtual machiningsystem-Part 1：approximation of the size effect for cutting force prediction.Journal of MachineTools and Manufacture 42(2002)1595-1605.”公开了一种利用实测瞬时铣削力标定瞬时铣削力系数和刀具偏心两自由度参数ρ₁和λ₁的方法，这种方法基于参数研究的思路进行，考虑了铣削力系数的尺寸效应但没有考虑偏心沿刀具轴线的变化。

但是，这种方法很耗费时间。例如，ρ₁从0.001mm以0.001mm为步长变化到0.050mm，λ₁从1度以1度为步长变化到360度，预测铣削力与实测铣削力之间偏差最小的结果作为标定结果，需要经过50×360＝18000步才能完成标定。

文献3“L.Zheng，S.Y.Liang，Identification of cutter axis tilt in end milling，Transactions ofthe ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering 119(1997)178-185.”公开了一种利用实测平均铣削力和铣削力谐波分量标定常值铣削力系数和刀具偏心四自由度参数ρ、λ、φ和τ的方法，这种方法考虑了偏心沿刀具轴线的变化但忽略了铣削力系数的尺寸效应。

发明内容

为了克服现有技术在进行铣削力系数与刀具偏心参数标定时不能同时考虑铣削力系数的尺寸效应以及刀具偏心沿轴线变化以及标定过程耗时大的不足，本发明提供一种圆周铣削过程中切削参数的标定方法，通过将测试瞬时铣削力转换到局部坐标系，并采用单纯形法，可以实现快速对瞬时铣削力系数和刀具偏心参数进行标定，同时考虑铣削力系数的尺寸效应以及刀具偏心沿轴线的变化，无需进行参数研究，可以提高参数标定效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种刀具瞬时铣削力系数标定方法，其特点是包括下述步骤：

(a)设定立铣刀的半径R、螺旋角β、刀齿数N、刀具安装到主轴后的悬臂长度L；设定标定试验的切削参数：单齿进给量f、轴向切削深度Rz、径向切削深度Rr、刀具主轴转速；Rz≤2mm，Rr＝R；工件是长方体块；

(b)设定切削参数，测试铣削力，要求工件被加工面与刀具轴线垂直；表示对应于第i个刀齿切削周期内的第j个采样点的相角，将对应于的瞬时铣削力记为；i、j是自然数；

(c)在每一采样瞬态，根据坐标变换关系式，将测试得到瞬时铣削力从笛卡尔坐标系(X-Y-Z)转换到局部坐标系(T-R-Z)，也就是将转换到局部坐标系下的分量

(d)设置r＝0，并给定径向偏心参数的初值，即设r表示迭代步；

(e)根据ρ₁^(r)和λ₁^(r)的值，采用下式标定铣削力系数：

[k_t，m_T，k_r，m_R，k_z，m_z]^T＝(B^TB)^-1B^Td