[发明专利]考虑刀具磨损的机床加工过程能耗模型建模方法

摘要

本发明公开了一种考虑刀具磨损的机床加工过程能耗模型建模方法，用于解决现有机床加工过程能耗模型建模方法预测精度差的技术问题。技术方案是首先建立考虑刀具磨损的切向dFtw和轴向dFzw切削力模型，再建立机床加工中的额外负载能耗模型，进而建立空载能耗模型，最后建立考虑刀具磨损的机床加工能耗模型。与背景技术不考虑刀具磨损的能耗模型相比，本发明考虑刀具磨损的机床加工过程能耗模型的预测精度高，平均预测误差减小了66％。

主权项

1.一种考虑刀具磨损的机床加工过程能耗模型建模方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、分别建立考虑刀具磨损的切向dF_t^w和轴向dF_z^w切削力模型：其中，K_tc,K_zc,K_te,K_ze为切削力系数，μ是滑动摩擦系数，VB是刀具磨损量，dA是被去除材料的微分面积，Δb是切屑宽度，E是弹性模量，δ是材料回弹率，h是切削层的厚度；公式(1)，(2)简化表示为：其中，ΔK_tw和ΔK_zw分别表示两个方向上的磨损系数，与刀具磨损量VB有关；建立考虑刀具磨损的切削能耗模型：P_feed表示加工过程中进给方向的能耗功率，P_rotation表示加工过程中主轴旋转方向的能耗功率，根据不同加工方式的特点分别计算P_feed和P_rotation；步骤二、建立机床加工中的额外负载能耗模型：根据机床性能、计算效率以及模型精度要求额外负载能耗功率P_auxiliary表示为：P_auxiliary＝C₀P_cutting                                                  (6)其中，C₀、C₁为实验数据得到的系数；当对计算效率要求较高时，额外负载能耗功率模型选用(6)，当对模型进度要求较高时，额外负载能耗功率模型选用(7)；步骤三、建立空载能耗模型：测量机床在非切削状态下不同转速下的空载能耗，将所得数据进行拟合，建立空载能耗模型：P_idle＝g(n)                                                         (8)其中，n为机床主轴转速；步骤四、建立考虑刀具磨损的机床加工能耗模型：