[发明专利]一种机床切削加工系统附加载荷损耗系数获取方法

权利要求书

1.一种机床切削加工系统附加载荷损耗系数获取方法，其特征在于，包括如下步骤：选取一台机床作为基准机床，通过设计基准样件、基准切削参数和采用的基准刀具，在基准机床上通过实验获取基准样件在基准切削参数下的切削功率；基于获得的切削功率均值建立切削加工系统的整体切削功率模型；将基准机床的整体切削功率模型映射到其它能够加工该基准样件的任一机床上，并建立该机床的空走刀功率数据库；然后通过用相同刀具加工基准样件并检测该机床的切削加工系统总输入功率，再根据获得的切削功率模型和空走刀功率数据库，获取该机床切削加工系统的附加载荷损耗系数。

2.根据权利要求1所述机床切削加工系统附加载荷损耗系数获取方法，其特征在于，所述整体切削功率模型包含：基准参数切削功率模型和多参数拟合映射模型；若在其它机床上采用的切削参数与基准切削参数相同，则采用基准参数切削功率模型中的切削功率均值；若切削参数与基准切削参数不同，则将此时的切削参数带入多参数拟合映射模型中计算得到此时的切削功率。

3.根据权利要求2所述机床切削加工系统附加载荷损耗系数获取方法，其特征在于，所述基准参数切削功率模型是根据N组基准切削参数进行切削时获得的一系列离散的切削功率均值而建立的模型，表示如下：

到为各组基准切削参数下的功率均值，j为切削参数的组序号；

当切削加工过程具有三个切削参数，即主轴转速n、进给速度f和背吃刀量a_sp时， 当切削加工过程具有四个切削参数，即主轴转速n、进给速度f、背吃刀量a_sp和侧吃刀量a_se时，

所述多参数拟合映射模型在获得的多组切削功率均值上利用数值方法拟合出的切削功率模型，同理获得三个切削参数和四个切削参数切削功率模型，如下

或

其中K、A、B、C和D为在此切削环境下切削功率模型的拟合参数。

4.根据权利要求1所述机床切削加工系统附加载荷损耗系数获取方法，其特征在于， 所述建立其它机床空走刀功率数据库的空走刀功率模型包括；

a.空走刀功率与主轴转速关系近似呈二次函数，与进给量关系呈一次函数，空走刀功率模型如下：

P_ac(n,f)＝(s₁n²+s₂n+s₃)(s₄f+s₅) 

＝S₁fn²+S₂n²+S₃fn+S₄n+S₅f+S₆

其中S₁＝s₁s₄；S₂＝s₁s₅；S₃＝s₂s₄；S₄＝s₂s₅；S₅＝s₃s₄；S₆＝s₃s₅。S₁到S₆可通过数据拟合得到。

b.机床空走刀功率与主轴转速存在基频以上调速和基频以下调速，空走刀功率与主轴转速模型近似呈分段多项式函数；空走刀功率与进给量仍近似呈一次函数，空走刀功率模型为：

其中，f_n为主轴电机的基准频率，p主轴电机的级对数；此时在时，S₁＝s₁s₇；S₂＝s₁s₈；S₃＝s₂s₇；S₄＝s₂s₈；S₅＝s₃s₇；S₆＝s₃s₈；在时，S₁＝s₄s₇；S₂＝s₄s₈；S₃＝s₅s₇；S₄＝s₅s₈；S₅＝s₆s₇；S₆＝s₆s₈；

根据测量其它机床在基准参数下运行时的切削加工系统的总输入功率，以及获得的空走刀功率和切削功率，获取切削加工系统附加载荷损耗系数的模型为：

其中P_in为切削加工系统的总输入功率。