[发明专利]一种切削效能约束刀具姿态的加工方法

权利要求书

1.一种切削效能约束刀具姿态的加工方法，其特征在于，该加工方法包括下列步骤：

(a)设定刀具加工中的切削深度a_p、切削残留高度h、初始进给速度f₀,根据所述残留高度h，分别计算不同刀具姿态下各自的最大切削宽度a_e；

(b)一种刀具姿态下切削效能的计算

计算刀具旋转一周的最大切削力F_0max和相应的切削材料体积V_chip，然后按照下列表达式计算切削效能I_SCF，

(c)重复步骤(b)，计算刀具在不同姿态下各自对应的切削效能，以最小切削效能对应的刀具姿态为最优刀具姿态，根据该最优刀具姿态生成相应的加工刀路,刀具在该最优刀具姿态下按照所述加工刀路加工待加工工件，从而完成待加工工件的加工。

2.如权利要求1所述的一种切削效能约束刀具姿态的加工方法，其特征在于，在步骤(c)中，对于刀具加工待加工工件时的进给速度而言，按照下列步骤进行进一步的优化：

(1)根据当前进给速度f计算相应的当前最大切削力F_max；

(2)判断该当前最大切削力F_max是否满足下列条件，其中，F_thr为预设阈值，A为预设可接受偏差，F_thr和A均为预设值，根据经验值确定，

F_max-F_thr≤A

若满足所述条件，刀具按照当前进给速度f加工待加工工件；

若不满足所述条件，按照下列表达式调整当前进给速度f：f'为调整后的进给速度，将调整后的进给速度f'作为当前进给速度返回步骤(1)，直至满足所述条件。

3.如权利要求1或2所述的一种切削效能约束刀具姿态的加工方法，其特征在于，在步骤(a)中，计算最大切削宽度时，刀具在不同姿态下对应不同的刀具扫掠面特征曲线，该特征曲线在工件表面的两个切触点之间的距离即为切削宽度。

4.如权利要求1所述的一种切削效能约束刀具姿态的加工方法，其特征在于，在步骤(b)中，计算刀具旋转一周的最大切削力F_0max时，预测刀具旋转一周的切削力时，首先将刀刃沿刀具轴向离散为若干个刀刃微元，计算该刀刃微元的微元切削力，然后积分得到如下列表达式的切削力预测模型，由此计算得到刀具旋转一周的切削力F，该切削力中的最大值为最大切削力，

其中，n是刀具主轴转速，θ_L是刀具前倾角，和P_k是中间参数，j＝1,2,3...N,j是刀具刀刃的数量，N表示刀刃总数量，K_q是刀刃微元的切削力系数，A是从刀刃微元坐标系到刀具坐标系的变换矩阵，z₁和z₂分别是参与切削的刀刃微元在刀具轴线方向上的最低点坐标和最高点坐标，κ分别是刀刃微元的径向位置角和轴向位置角。

5.如权利要求1所述的一种切削效能约束刀具姿态的加工方法，其特征在于，在步骤(b)中，计算刀具旋转一周所去除的切削材料体积V_chip按照下列表达式进行，

V_chip＝a_p*a_e*f₀。

6.如权利要求1所述的一种切削效能约束刀具姿态的加工方法，其特征在于，在步骤(a)中，分别计算刀具在不同姿态下各自对应的切削效能，该不同姿态包括顺铣和逆铣各自的不同姿态，在所述加工刀路的生成中，

(I)当进给方式为单向走刀方式时，根据顺铣或逆铣的最优刀具姿态确定加工刀路；

(II)当进给方式是往复式走刀方式时，分别使用顺铣和逆铣各自的最优刀具姿态确定加工刀路。