[发明专利]基于特征的切削力预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控加工技术，尤其是一种一种切削力的预测方法，具体地说是一种基于特征的飞机结构件槽特征内型的切削力预测方法。

背景技术

飞机结构件具有尺寸大、加工精度高、结构复杂等特点。加工飞机结构件过程中局部特征会由于切削参数不够优化，使得局部切削力过大导致特征变形，最终零件报废。因此在飞机结构件加工之前需要适当切削力预测。目前切削力预测方法主要有基于神经网络的切削力预测、基于最小二乘法的切削力预测、基于解析法的切削力预测以及有限元分析法。

基于神经网络的切削力预测，需要足够的样本才能训练，而且预测过程没有办法考虑实际的加工情况，预测出的切削力大多为平均切削力，误差较大；基于最小二乘法的切削力预测，预测的准确性主要取决于切削力的模型，利用线性回归通过实验得到切削力模型的指数或系数。这种预测方法在某段区间内，零件材料、机床型号、刀具确定的情况下的预测会比较准确。有限元分析方法预测切削力，大多用于预测静态切削力，准确性没办法保证，并且预测动态切削力会很耗时间，无法保证效率。

利用解析法预测切削力，考虑到刀具旋转，刀刃与零件接触面积实时变化带来的切削力变化，通过微积分的方法可以预测动态切削力，并且准确率较高，是目前应用较为多的一种方法。

虽然预测切削力方式有很多，但是大部分切削力预测方法都依赖于人工输入切削参数、机床信息以及刀具信息，以此来计算切削力。很少有结合特征预测切削力，目前较新的科研是Zhao-cheng等人提出的一种基于G代码的槽特征切削力预测，虽然考虑到特征，但基于G代码的切削力预测，是通过生成刀轨，经过仿真后得到坐标点后才能预测切削力，影响效率。

发明内容

本发明的目的是针对现有的切削力预测方法在对大型飞机槽型结构件进行预测时准确性不高或效率低的问题，发明一种能快速准确预测切削力的基于特征的切削力预测方法。

本发明的技术方案是：

一种基于特征的切削力的预测方法，其特征在于它包括以下步骤:

步骤1、导入结构件模型，进行特征识别；

步骤2、根据特征识别结果得到加工区域，提取用来生成刀轨的驱动几何信息；

步骤3、进行工艺决策得到刀具信息、机床信息、工艺信息，并确定切削参数信息；刀具信息包括刀具材料、刀具刃数N以及刀具直径R，机床信息包含机床型号，切削参数信息包含切深a_p、切宽a_e、转速n、进给f；

步骤4、计算特征每个位置的进刀角度与切出角；

步骤5、通过试切测量剪切力在切向、径向以及轴向的作用系数K_tτ、K_rτ、K_aτ，同时测量刃口力系数K_tσ、K_rσ、K_aσ；

步骤6、将所得的作用系数及刃口力系数代入切削力公式，根据工艺信息计算切削力；

步骤7、判断预测得到的切削力，当个别位置切削力出现大幅度变化时提出警示，重复步骤3到步骤7直至所有特征切削力趋于正常；

步骤8、根据驱动几何信息以及切削参数信息生成加工刀轨。

所述的特征计算每个位置的进刀角度与切出角时根据刀具直径R与切宽a_e算出进刀角度ψ_s和切出角ψ_e为：