等切除量逼近切削优化试验方法技术

本发明专利技术公开一种等切除量逼近切削优化试验方法，首先确定一组试验用基本切削用量P

【技术实现步骤摘要】
等切除量逼近切削优化试验方法
本专利技术涉及机械加工及优化试验
，特别提供了一种切削用量优化试验方法。
技术介绍
现有切削用量优化试验方法一般通过一系列不同切削用量组合下的切削试验结果，以回归方法拟合经验公式建立数学模型。确定约束条件及优化目标函数，最后用代数或迭代的方法求取优化的切削用量。其中切削用量一般包括进给量(铣削通常使用齿进给量fz，其它工艺通常使用每转进给量fn)、切削速度Vc、切削深度ap(用于普通车削、侧刃铣削、铰削、镗削)、切削行距ae(用于侧刃铣削)。切削试验一般采用单因素试验法、全面试验法、部分实施试验法。部分实施试验法常采用正交试验法、均匀试验法。经验公式一般采用广义泰勒公式(刀具耐用度公式)或刀具磨损公式。约束条件一般包括工件粗糙度、机床最高转速、最大加工余量等。优化目标通常以最高生产率、最低生产成本、最高利润率为优化目标。以其中一种或几种进行加权构造出优化目标对切削用量的函数。此种切削用量优化试验方法常见于切削理论及教学研究之中，但是应用于工厂实际生产中有着一系列的问题。由于经验公式只能近似代表试验用切削用量范围内的刀具磨损变化规律，因此要求试验用切削用量范围覆盖生产可选取切削用量范围。但极端的试验切削用量即可能由于约束条件限制而无法在生产中实现，也可能造成产品的质量问题甚至导致产品报废。因此该种试验方法通常不能直接在产品上试验，而只能在同样材料的模拟件上进行专门的试验。即不能完全代表产品的真实生产状况，又增加了成本。广义泰勒公式(刀具耐用度公式)或刀具磨损公式通常只在马卡洛夫切削温度守恒定律所揭示的等温线以上的区域有效，而在实际生产应用中，经常有切削用量的选择实际上处于马卡洛夫等温线以下。而在此切削用量范围内取得的经验公式基本不能代表刀具磨损随切削用量变化的实际规律。在使用自动换刀设备时，最高生产率目标函数不适用。加工难加工材料或刀具成本较高时，最低生产成本目标函数不适用。当切削速度低于马卡洛夫切削温度守恒定律所揭示的等温线以下时，最低生产成本、最高利润率目标函数均有误。尤其是理论上处于微利点时，往往意味着实际上的亏损。同时，由于实际生产中有切削用量优化需求时，生产线和生产节拍已经确定，最高利润率目标也失去了需求。使用优化目标函数通常只能对一种切削用量进行优化，不能同时对多种切削用量进行优化。基于以上原因，此种切削用量优化试验方法在企业生产中的应用十分有限。同时，也缺少一种可直接应用于产品生产过程的快速有效的切削用量优化方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种可直接应用于产品生产过程的快速有效的切削用量优化方法。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种等切除量逼近切削优化试验方法，首先确定一组试验用基本切削用量Pb，使用基本切削用量组进行刀具磨损试验，取后刀面磨损VB中间值不超过0.3时的切削时间为基本切削时间Tb；按各切削用量最大范围确定切削用量范围比例S，一般取1<S<2；按等切除量确定试验用切削用量P；如果在以保持原有生产效率下寻找最优切削用量为目的，则挑选基本切削用量中的两项分别乘以S、1/S作为试验用切削用量，切削时间不变，进而确定所有可能切削用量组合；如果在以提高生产效率下寻找最优切削用量为目的，则挑选基本切削用量中的一项乘以S为试验用切削用量，切削时间乘以1/S，进而确定所有可能切削用量组合；总结为按如下公式确定试验切削用量组P及试验切削时间T：P＝PbKT＝TbKtK为切削用量系数，Kt为切削时间系数，按表1选取；表1如果在以保持原有生产效率下寻找最优切削用量为目的，则进行基本组和等效组试验，如果在以提高生产效率下寻找最优切削用量为目的，则进行基本组和提效组试验；超过合理范围的试验切削用量方案应予舍弃；一般指如下情况：切削深度超过被切削表面的最大余量；切削宽度不能满足切削表面的理论残余高度要求；进给量不能满足切削表面理论粗糙度要求；已有明确试验结论该切削用量不适用；对比以上试验组合的刀具磨损值，以其中后刀面磨损VB中间值最小者为优化切削用量；以此优化切削用量为最终试验结果，或者进一步试验以取得更加优化或高效的切削用量。本专利技术的优点是：本专利技术可由试验结果直接判断出各切削用量组合的优劣。避免由于经验公式及数学模型的不准确所带来的影响。并可通过追加试验持续优化切削用量及提高生产效率。本专利技术采用等材料切除量试验，并选取同等切削效率的试验结果直接进行比较，可以直接判断各切削用量组合的优劣。本专利技术不使用经验公式及数学模型，受试验误差及数学模型误差的影响小。试验次数少于或不多于传统试验方法。具体实施方式一种等切除量逼近切削优化试验方法，首先确定一组试验用基本切削用量Pb，使用基本切削用量组进行刀具磨损试验，取后刀面磨损VB中间值不超过0.3时的切削时间为基本切削时间Tb；按各切削用量最大范围确定切削用量范围比例S，一般取1<S<2；按等切除量确定试验用切削用量P；如果在以保持原有生产效率下寻找最优切削用量为目的，则挑选基本切削用量中的两项分别乘以S、1/S作为试验用切削用量，切削时间不变，进而确定所有可能切削用量组合；如果在以提高生产效率下寻找最优切削用量为目的，则挑选基本切削用量中的一项乘以S为试验用切削用量，切削时间乘以1/S，进而确定所有可能切削用量组合；总结为按如下公式确定试验切削用量组P及试验切削时间T：P＝PbKT＝TbKtK为切削用量系数，Kt为切削时间系数，按表1选取；表1如果在以保持原有生产效率下寻找最优切削用量为目的，则进行基本组和等效组试验，如果在以提高生产效率下寻找最优切削用量为目的，则进行基本组和提效组试验；超过合理范围的试验切削用量方案应予舍弃；一般指如下情况：切削深度超过被切削表面的最大余量；切削宽度不能满足切削表面的理论残余高度要求；进给量不能满足切削表面理论粗糙度要求；已有明确试验结论该切削用量不适用；对比以上试验组合的刀具磨损值，以其中后刀面磨损VB中间值最小者为优化切削用量；以此优化切削用量为最终试验结果，或者进一步试验以取得更加优化或高效的切削用量。等效试验中，如果上述优化切削用量组为边界点(在各因素中，至少有一项因素为最低或最高水平)，则以此切削用量组为基本切削用量组，按照表1重新安排试验；已有试验结果的不必重复试验，将结果直接带入对比。等效试验中，如果指标最优组合为中间点，则进行快速逼近试验或全面逼近试验；快速逼近试验：在最优试验组合Po的临近组合(即部分或全部因素与最优组合相差一个水平，其余水平相同)中选取次优组合Ph；按下式计算切削用量组P’：P’＝(PoPh)1/2按切削用量组P’安排切削试验，根据结果在Po与P’之间选择最优组合；可以选择进一步进行逼近试验，以最优组合为Po，另一点为Ph，重新计算P’并安排试验；全面逼近试验：以最优试验组合Po切削用量为基本切削用量，取S’＝S1/2重新安排等效率对比试验。提效试验中，设基本组后刀面磨损为VB0，提效组某一试验组后刀面磨损为VB1，则该切削用量组的磨损指数E为：E＝logS(VB1/VB0)分别求取提效组每一切削用量的磨损指数，若E<0，则意味基本切削用量选取低于经济切削用量，应继续提高；若0<E<1，意味本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等切除量逼近切削优化试验方法，其特征在于：首先确定一组试验用基本切削用量P

【技术特征摘要】
1.一种等切除量逼近切削优化试验方法，其特征在于：首先确定一组试验用基本切削用量Pb，使用基本切削用量组进行刀具磨损试验，取后刀面磨损VB中间值不超过0.3时的切削时间为基本切削时间Tb；按各切削用量最大范围确定切削用量范围比例S，一般取1<S<2；按等切除量确定试验用切削用量P；如果在以保持原有生产效率下寻找最优切削用量为目的，则挑选基本切削用量中的两项分别乘以S、1/S作为试验用切削用量，切削时间不变，进而确定所有可能切削用量组合；如果在以提高生产效率下寻找最优切削用量为目的，则挑选基本切削用量中的一项乘以S为试验用切削用量，切削时间乘以1/S，进而确定所有可能切削用量组合；总结为按如下公式确定试验切削用量组P及试验切削时间T：P＝PbKT＝TbKtK为切削用量系数，Kt为切削时间系数，按表1选取；表1如果在以保持原有生产效率下寻找最优切削用量为目的，则进行基本组和等效组试验，如果在以提高生产效率下寻找最优切削用量为目的，则进行基本组和提效组试验；超过合理范围的试验切削用量方案应予舍弃；一般指如下情况：切削深度超过被切削表面的最大余量；切削宽度不能满足切削表面的理论残余高度要求；进给量不能满足切削表面理论粗糙度要求；已有明确试验结论该切削用量不适用；对比以上试验组合的刀具磨损值，以其中后刀面磨损VB中间值最小者为优化切削用量；以此优化切削用量为最终试验结果，或者进一步试验以取得更加优化或...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶洪涛，贺芳，张森堂，曾庆国，徐一鸣，
申请(专利权)人：沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21