[发明专利]一种外圆车削时净去除材料比能计算方法

摘要

本发明提供一种外圆车削时净去除材料比能计算方法，采用以下步骤：1）建立外圆车削时净去除材料比能计算模型，2）建立外圆车削时净去除材料比能测量方法，3）计算外圆车削时净去除材料比能计算模型中各待定系数，4）根据车削参数、刀具磨损量，计算外圆车削时净去除材料比能。首先根据外圆车削中切削功率特性以及切削力与车削参数的关系，建立外圆车削时净去除材料比能计算模型；基于功率测量仪器建立外圆车削时净去除材料比能测量方法；计算出模型中待定系数后，可根据外圆车削参数及刀具磨损量计算预测净去除材料比能。本发明考虑了车削参数、刀具磨损量的影响，计算简单、精度高，对于优化车削参数、车削工艺以提高能量效率具有重要意义。

主权项

1.一种外圆车削时净去除材料比能计算方法，采用以下步骤：1）建立外圆车削时净去除材料比能计算模型，2）建立外圆车削时净去除材料比能测量方法，3）计算外圆车削时净去除材料比能计算模型中各待定系数，4）根据车削参数、刀具磨损量，计算外圆车削时净去除材料比能，其特征在于：步骤1）中，根据外圆车削中切削功率特性以及切削力与车削参数的关系，建立外圆车削时净去除材料比能计算模型：U_net=b×a_p^c×f^d×n^e×(1+w)^f         (1)其中，U_net是外圆车削时净去除材料比能；a_p是背吃刀量；f是进给速度；n是主轴转速；w是车刀磨损量；b、c、d、e、f是待定系数；步骤2）中，建立外圆车削时净去除材料比能测量方法，先用功率测量仪器测量并计算外圆车削时净去除材料能耗，再根据去除材料体积计算外圆车削时净去除材料比能：E_net=E_M‑E_idle‑E_su‑E_cool         (2)U_net= E_net∕Q      (3)其中，E_net是外圆车削时净去除材料能耗；E_M是从外圆车削开始到车削结束数控车床能耗；E_idle是从外圆车削开始到车削结束数控车床待机能耗；E_su是从外圆车削开始到车削结束，数控车床主轴以设定转速空载旋转时主轴空载能耗；E_cool是从外圆车削开始到车削结束，通冷却液时冷却液泵电机能耗，如果干切削则冷却液泵电机能耗E_cool为0；Q是外圆车削中去除材料体积，与车削参数、工件尺寸有关；步骤3）中，计算外圆车削时净去除材料比能计算模型中各待定系数：在工件材料、刀具材料确定后，对于每次外圆车削加工，在加工前和加工后分别测量车刀后刀面磨损量，取平均值作为该次外圆车削中车刀磨损量w；选取13组以上车削参数进行外圆车削实验，将背吃刀量a_p、进给速度f、主轴转速n、刀具磨损量w，以及用公式（2）（3）测量得到的外圆车削时净去除材料比能U_net，代入公式（1）得到一个超定方程组，基于最小二乘法计算待定系数b、c、d、e、f；步骤4）中，使用与步骤3）相同的刀具、工件材料，根据背吃刀量a_p、进给速度f、主轴转速n以及刀具磨损量w，由公式（1）计算预测外圆车削时净去除材料比能。