[发明专利]一种面向刀具最低磨损确定最佳车削温度的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属切削加工的技术领域，尤其涉及一种切削加工刀具最低磨损时确定最佳切削温度的方法。

背景技术

金属材料切削加工中刀具非正常磨损的现象屡见不鲜，为了避免刀具的非正常磨损，就要对切削参数进行优化，而且切削参数还直接影响产品的加工效率、质量与生产成本，所以切削用量的优化一直是关注的热点问题。许多研究者通过对刀具的使用寿命开展工作，取得了诸如泰勒公式、列依海尔定理、T-v驼峰规律等研究成果。但它们有各自的适用性和局限性。

目前广泛地应用了优化方法和人工智能技术获取最优切削用量，然而在优化模型中的约束条件中，一方面切削参数的各变量之间存在耦合关系，另一方面切削用量与刀具（刀具结构参数、材料属性）、工件材料和加工设备密切相关，因此，建立一个与实际加工工况相同的优化模型非常困难。即使采用优化模型获取的参数也未必是最优切削用量。而人工智能技术对加工参数的决策受限于样本参数本身的准确度以及样本的数量。

总之，由于缺乏对切削加工规律性知识的理解以及对切削机理的认识，采用上述技术或方法获取的切削参数存在实用性差等问题。

而前苏联学者A.д.马卡洛夫通过实验，发现刀具磨损与切削温度有直接关系，并指出在不同的切削条件下，无论切削用量如何变化，刀具都存在最小相对磨损值对应同一最佳切削温度。

基于固定的最佳切削温度值，根据切削温度与切削用量的经验公式                                                ，通过调整切削用量（切削速度、进给量和切削深度）进行最优组合，即可实现高效率、高质量、低成本等多目标切削加工。因此，根据实际加工时的特定工件材料与刀具材料，快速确定最佳切削温度值显得尤为重要，本案由此而产生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种面向刀具最低磨损确定可以快速最佳车削温度的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种面向刀具最低磨损确定最佳车削温度的方法，包括如下步骤：

（1）刀具相对磨损值与切削速度模型的建立，以求得最佳切削速度：基于刀具的切削表面积相对磨损值NBrs，用多项式拟合切削速度与刀具相对磨损值曲线，通过求导获取最低磨损值对应的切削速度v₀，先前设定切削深度a_p0和进给量f₀，具体公式如下：

                                         （1）

                                   （2）

式中，v是切削速度，单位m/min；v₀为最佳切削速度值；

（2）确定切削温度的经验公式：获得切削温度与切削用量的经验公式，v为切削速度，a_p为吃刀浓度，f为进给量；

（3）最佳切削温度值的获取：将步骤（1）试验所得切削用量值（v₀,a_p0, f₀）代入步骤（2）的切削温度经验公式中，即可得到最佳切削温度值。

步骤（2）切削温度的经验公式通过正交切削试验法或者均匀法，并通过多元回归分析得到。

采用上述方案后，本发明基于切削加工的理论、方法，通过数据处理可以快速获取最佳切削温度的数值，过程简单、操控易行，无需多次不同切削参数的试验，成本低，具有广泛的应用前景。尤其对于切削加工中切削用量的优化技术来说，切削用量可以根据该最佳切削温度值进行最优组合，从而可以使刀具磨损正常，而且磨损最小。

附图说明

图1是本发明实施例工件的装夹方式、转向及其刀具的进给方式；

图2是编码表；

图3是正交表与测试数据及其处理结果。

图4是切削速度与切削表面积相对磨损值、切削温度的关系。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。

工件材料为一种沉淀硬化不锈钢，其化学成分见表1。

表1  工件材料的化学成分（%）

设备：数控车床（型号CK6132，济南机床厂）。