一种控制曲线车削加工切削力突变的方法技术

本发明专利技术公开了一种控制曲线车削加工切削力突变的方法，采用B样条曲线法将切削刃和工件轮廓曲线参数化处理，建立包含关键几何参数的统一计算模型，解析切削力模型系数和力矢量、速度矢量、流屑矢量之间的约束关系，提出切削力模型系数标定方法，进而确定切削力模型系数，通过建立的切削力模型，可以判断切削力在实际曲线加工过程中产生突变的位置，进而调整刀具在切削力突变处的进给量，使切削力在此处变化趋于稳定，相对于现有对直线切削建模技术的应用，可以高效完成曲线车削加工。

A method of controlling cutting force sudden change in curve turning

The invention discloses a method for cutting machining force control curve mutation, the B spline curve method to the cutting edge and the workpiece contour parameterization process, the establishment of a unified contains key geometric parameters calculation model, analytical model of cutting force coefficient and force vector and velocity vector, the constraint relationship between the chip flow vector. The cutting force calibration model coefficients, and then determine the model of cutting force coefficient, the cutting force model, can judge the cutting force generated mutation position in the actual curve machining process, and then adjust the feed rate of the tool mutation in cutting force, cutting force tends to be stable in the changes here, compared to the existing application of linear cutting modeling technology, can efficiently complete curve machining.

【技术实现步骤摘要】
一种控制曲线车削加工切削力突变的方法
本专利技术涉及一种控制曲线车削加工切削力突变的方法，属于曲线车削加工工艺领域。
技术介绍
曲线车削加工是兵器、车辆等工业领域常见的加工工艺，如弹体外圆车削、中凸变椭圆活塞型面车削等。由于工件轮廓曲线曲率变化，切削力容易出现大幅度变化，对刀具和工件造成切削载荷冲击，加剧刀片磨损、破损，甚至引起刀具折断，影响零件加工质量，降低生产效率。现有技术面对弹体外圆车削和内孔镗削加工时，切削力在实际加工过程中会产生突变，通常采用过小的刀具进给量以避免产生切削力突变，这种切削用量选择方式趋于保守，使得能耗过大、加工成本偏高，成为制约难加工材料切削技术发展的瓶颈；即使采用切削力建模技术，也仅仅针对直线切削，面向弹体外圆、变椭圆型面等变曲线曲率车削加工时也不具备适用性。因此，建立曲线车削加工切削力模型，研究切削力变化规律，对实现高效优质生产具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：为克服现有技术的不足，提供一种控制曲线车削加工切削力突变的方法，通过建曲线切削状态下的切削力模型，判断切削力在实际加工过程中产生突变的位置，进而调整刀具在切削力突变处的进给量，高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制曲线车削加工切削力突变的方法，其特征在于，具体步骤为：(1)建立坐标系按照右手定则在工件上建立世界坐标系：以工件轴线和端面的交点为原点O，X轴与工件轴线重合并指向工件外侧，OYZ平面与工件端面重合，建立世界坐标系OXYZ；按照右手定则在刀具上建立移动坐标系：以刀尖圆弧圆心为原点O'，X'轴与X轴平行且方向一致，O'X'Y'平面与刀具前刀面重合，建立刀具上的移动坐标系O'X'Y'Z'；(2)确定切削层面积任意前后两次进刀时，切削刃与工件轮廓曲线相交围成切削层区域ABCD，其中两次进刀切削刃中的圆弧刃部分交点为A，切削刃中的直线刃部分与工件轮廓曲线交点分别为B和C，圆弧刃与直线刃切点为D，...

【技术特征摘要】
1.一种控制曲线车削加工切削力突变的方法，其特征在于，具体步骤为：(1)建立坐标系按照右手定则在工件上建立世界坐标系：以工件轴线和端面的交点为原点O，X轴与工件轴线重合并指向工件外侧，OYZ平面与工件端面重合，建立世界坐标系OXYZ；按照右手定则在刀具上建立移动坐标系：以刀尖圆弧圆心为原点O'，X'轴与X轴平行且方向一致，O'X'Y'平面与刀具前刀面重合，建立刀具上的移动坐标系O'X'Y'Z'；(2)确定切削层面积任意前后两次进刀时，切削刃与工件轮廓曲线相交围成切削层区域ABCD，其中两次进刀切削刃中的圆弧刃部分交点为A，切削刃中的直线刃部分与工件轮廓曲线交点分别为B和C，圆弧刃与直线刃切点为D，基于格林运算法则计算切削层区域ABCD面积(3)确定等效切削刃方向角Ω等效切削刃方向角Ω可由刃倾角λs和摩擦力方向角β表示为：Ω＝β-λs，其中刃倾角λs为由加工条件决定的定值，β由切削层区域中微元上的摩擦力矢量确定；(4)在世界坐标系OXYZ上采集直线切削状态下的切削力FX1、FY1和FZ1；(5)直线切削力变换通过空间矩阵变换，将采集的直线切削力[FX1,FY1,FZ1]变换为移动坐标系O'X'Y'上的切削力(6)标定剪应力τs、法向摩擦角βn、流屑角η和法向剪切角(7)计算切向、径向和轴向切削力系数KT、KR和KA其中，γn为法向前角；(8)在移动坐标系O'X'Y'Z'上计算曲线切削状态时的切削力FT3、FR3和FA3(9)在世界坐标系OXYZ上计算曲线切削状态时的切削力FX3、FY3、FZ3(10)根据步骤9计算得到的切削力，判断实际加工过程中切削力在刀具及工件上产生突变的位置，进而调整刀具在切削力突变位置处的进给量，使切削力在此处变化趋于稳定。2.如权利要求1所述的一种控制曲线车削加工切削力突变的方法，其特征在于，的计算方法为：采用B样条曲线法将切削刃和工件轮廓曲线分别参数化表示为和其中N(u)和N(t)为递推公式，均可表示为式中，n表示B样条曲线上离散点对应的参数值，i表示第i个离散点，k表示B样条曲线的幂次，Px、Py分别为切削刃在世界坐标系OXYZ中X方向和Y方向上的B样条曲线控制点；Qx、Qy分别为加工前工件轮廓曲线在世界坐标系OXYZ中X方向和Y方向上的B样条曲线控制点；

【专利技术属性】
技术研发人员：罗智文，黄玉平，徐强，郑继贵，侍威，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11