[发明专利]一种数控铣削刀具的快速优选方法

权利要求书

1.一种数控铣削刀具的快速优选方法,其特征在于：包括以下几步：

步骤一：对市场上适合加工铝合金或钛合金材料的刀具进行初步选择；选择刀具优选实验的备选刀具及其试切参数，向刀具厂商咨询难加工材料切削刀具型号及最佳切削参数，试切参数可以采用厂商推荐参数或实际生产中实际使用的参数；

步骤二、针对步骤一所选刀具，安排刀具切削实验进行，其中对于易加工材料主要从切削力、切削材料表面粗糙度及刀具成本考虑三个方面考虑，对于难加工材料主要从刀具磨损、切削力、切削材料表面粗糙度及刀具成本四个方面考虑；

步骤三：刀具性能的综合比较:

刀具综合性能X可以由下式得到：

其中，x_i是分项指标，λ_i是权重系数，λ₁+λ₂+……+λ_n=1；几个比较重要的指标包括单位磨损的金属去除率x₁、表面粗糙度x₂和切削力x₃;

在粗加工时，主要考虑刀具磨损，应以指标x₁为主要指标；精加工时，主要考虑加工表面质量，应以指标x₂为主要指标；在考虑薄壁件加工时，由于变形较大，应考虑指标x₃；如果不具备测力的条件，可以不考虑指标x₃；

为了方便数据处理，对每个指标进行归一化处理，即在每个分项指标中将每把刀具的指标分别除以该指标各备选刀具的最大值；

x₁反映了在去除相同的金属材料时，后刀面单位磨损量所达到的金属去除率，反映了刀具的抗磨损的能力，

其中，Q是金属去除率，VB是后刀面磨损量，铝合金切削刀具磨损较小，可以不考虑该指标；

x₂反映了刀具获得的加工表面质量，为加工表面粗糙度的倒数，Ra代表加工表面粗糙度，

x₃反映了切削过程中的切削力，铣削时，为吃刀分力F_y的倒数，车削时，为切向分力F_z的倒数，F代表切削分力，

步骤四：最后根据刀具的价格，算出刀具的性价比q，

其中，X为刀具综合性能，C为刀具的价格；

选择原则是，如需按性能选择选X最大的刀具，如按性价比选择，则选q最大的刀具。

2.根据权利要求1所述的一种数控铣削刀具的快速优选方法,其特征在于：所述的步骤二包括：

a）刀具的磨损实验：切削刀具加工难加工材料时，在进行刀具寿命评价前有必要进行刀具磨损实验，其磨损实验的切削时间在30min~60min为宜，切削时须保证每把刀具总的金属去除量一致；

刀具磨损形态主要包括前刀面磨损和后刀面磨损，后刀面磨损的特点是在刀具后刀面上出现与加工表面基本平行的磨损带，它分为C、B、N三个区：C区是刀尖区，由于散热差，强度低，磨损严重，最大值VC；B区处于磨损带中间，磨损均匀，最大磨损量VBmax；N区处于切削刃与待加工表面的相交处，磨损严重，磨损量以VN表示，此区域的磨损也叫边界磨损，加工铸件、锻件等外皮粗糙的工件时，这个区域容易磨损；

刀具的后刀面平均磨损量VB被用来进行刀具磨损的评价，后刀面平均磨损量VB使用工具显微镜进行观察和测量，铝合金可以忽略刀具磨损这个因素对铝合金加工的影响；

b）刀具性能的测试与分析：进行磨损实验后，进行刀具切削性能的测试与分析，主要包括切削力和加工表面粗糙度两个因素，综合分析切削力、后刀面磨损量和已加工表面粗糙度，得到刀具的综合切削状态与性能，综合体现出刀具角度和几何参数对于切削性能的影响；另外，对于加工薄壁零件进行切削力分析时，对于车削力，切削速度方向的分力F_y最大，对于铣削力，吃刀方向分力F_z最大，因此，在车削与铣削过程中可取这两个分力量进行切削力的比较。

3.根据权利要求1或2所述的一种数控铣削刀具的快速优选方法,其特征在于：所述的切削刀具的走刀方式为“之”形和外环形，分别考察走直线和拐角处切削力的变化情况。