一种超精密单点金刚石车削精度控制方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及一种超精密单点金刚石车削精度控制方法及系统。该控制方法包括：根据不同的加热温度和时间，获取不同热效应影响下的Al-Mg-Si系合金性能参数，获取热效应影响下的超精密车削表面质量预测模型；获取当前车削参数和当前刀具参数，以当前车削参数和当前刀具参数对Al-Mg-Si系合金进行平面车削，根据测量所得的不同加工条件下表面粗糙度值确定强化相引致的Al-Mg-Si系合金车削表面平均粗糙度分量；基于表面质量预测模型，根据车削表面平均粗糙度分量确定Al-Mg-Si系合金的表面质量；判断表面质量是否达到表面质量加工精度要求；若是，输出当前车削参数以及当前刀具参数；若否，调整当前车削参数以及当前刀具参数。采用本发明专利技术能够避免因精度不满足需求而重复加工的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种超精密单点金刚石车削精度控制方法与系统


[0001]本专利技术涉及超精密单点金刚石车削加工领域和精度控制方法，特别是涉及一种超精密单点金刚石车削精度控制方法与系统。

技术介绍

[0002]现有的对于超精密单点金刚石车削加工精度的控制方法是基于加工参数、刀具几何参数和材料的弹塑性变形对表面精度的影响，通过调整加工参数获得预期的表面粗糙度值。但是，该方法不适用于Al-Mg-Si系合金的超精密车削加工，Al-Mg-Si系合金受加工所引起的热影响，其材料机械性能会发生变化，并且会引起材料中强化相增多、粗化、溶解，而强化相会在被加工表面造成凸起、凹坑和划痕，如图1所示，使得现有控制方法所获得的加工精度低于预期值，即表面粗糙度值高于预期值，往往造成重复加工。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种超精密单点金刚石车削精度控制方法与系统，以解决现有的超精密单点金刚石车削加工精度控制方法所获得的加工产品表面粗糙度值高于预期值，易造成重复加工的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种超精密单点金刚石车削精度控制方法，包括：
[0006]获取不同的加热温度、加热时间、车削参数以及刀具参数；
[0007]根据所述不同的加热温度、加热时间、车削参数以及刀具参数构建基于强化相和热效应的超精密单点金刚石车削Al-Mg-Si系合金的表面质量预测模型；
[0008]获取当前车削参数以及当前刀具参数；
[0009]以所述当前车削参数以及所述当前刀具参数对所述Al-Mg-Si系合金进行平面车削，获取车削温度以及有效车削时间，并根据所述车削温度以及所述有效车削时间确定强化相引致的车削表面平均粗糙度分量；
[0010]基于所述表面质量预测模型，根据所述强化相引致的车削表面平均粗糙度分量确定所述Al-Mg-Si系合金的表面质量；
[0011]判断所述表面质量是否达到表面质量加工精度要求；
[0012]若是，输出所述当前车削参数以及所述当前刀具参数；
[0013]若否，调整所述当前车削参数以及所述当前刀具参数。
[0014]可选的，所述根据所述不同的加热温度、加热时间、车削参数以及刀具参数构建基于强化相和热效应的超精密单点金刚石车削Al-Mg-Si系合金的表面质量预测模型，具体包括：
[0015]采用不同的加热温度和加热时间，对Al-Mg-Si系合金进行热处理，确定热处理条件-合金材料机械性能的第一对应关系；所述热处理条件包括温度以及时间；所述合金材料机械性能包括硬度和弹性模量；
[0016]在热处理过程中，采用扫描电镜对所述Al-Mg-Si系合金的被加工表面进行观测，确定热处理条件-强化相的第二对应关系；
[0017]采用不同的车削参数以及刀具参数，利用超精密单点金刚石对所述Al-Mg-Si系合金进行平面车削，构建超精密车削模型，并确定车削参数，刀具参数与强化相之间的第三对应关系以及车削参数，刀具参数以及表面质量之间的第四对应关系；所述超精密车削模型包括有效车削时间计算模型、表面生成模型以及车削热生成模型；所述有效车削时间计算模型用于计算有效车削时间；所述表面生成模型用于计算表面粗糙度；所述车削热生成模型用于生成车削温度；所述车削参数包括主轴转速、进给速度以及切削深度；所述刀具参数包括刀尖半径、切削刃半径、前角以及后角；
[0018]根据所述第二对应关系以及所述第三对应关系确定车削温度；
[0019]根据所述第一对应关系、所述车削温度以及所述有效车削时间确定基于热效应的Al-Mg-Si系合金材料机械性能；
[0020]根据所述表面生成模型以及所述基于热效应的Al-Mg-Si系合金材料机械性能建立基于强化相和热效应的超精密单点金刚石车削所述Al-Mg-Si系合金的表面质量预测模型。
[0021]可选的，所述根据所述表面生成模型以及所述基于热效应的Al-Mg-Si系合金材料机械性能建立基于强化相和热效应的超精密单点金刚石车削所述Al-Mg-Si系合金的表面质量预测模型，具体包括：
[0022]根据公式建立基于强化相和热效应的超精密单点金刚石车削所述Al-Mg-Si系合金的表面质量预测模型；其中，R
th
为基于热效应影响的超精密单点金刚石车削Al-Mg-Si合金表面粗糙度值，R
′
a
为基于强化相影响的超精密单点金刚石车削Al-Mg-Si合金表面粗糙度算术平均值；f为进给速度；r
ε
为刀尖半径；H
′
为Al-Mg-Si系合金热效应影响的维氏硬度；E
′
为Al-Mg-Si系合金热效应影响的杨氏模量；k1为弹性恢复系数；k2为尺寸效应系数；k3为塑性侧流比例系数；h
Dmin
为最小未变形切屑厚度，h
Dmin
＝c
·
r
n
，其中，c为常系数，取值范围为0.3～0.4；r
n
为切削刃半径；
△
R
a
(T
t
,t
t
)为Al-Mg-Si系合金强化相所导致的车削表面平均粗糙度分量；T
t
为车削温度；t
t
为有效车削时间。
[0023]可选的，所述以所述当前车削参数以及所述当前刀具参数对所述Al-Mg-Si系合金进行平面车削，获取车削温度以及有效车削时间，并根据所述车削温度以及所述有效车削时间确定强化相引致的车削表面平均粗糙度分量，具体包括：
[0024]获取所需加工的合金编号，并确定所述合金编号对应的合金类型；
[0025]根据所述合金类型获取与所述合金类型对应的第四对应关系、车削温度、有效车削时间以及表面质量加工精度要求；
[0026]根据所述合金类型对应的所述第四对应关系、所述车削温度、所述有效车削时间以及所述表面质量加工精度要求确定强化相引致的车削表面平均粗糙度分量。
[0027]一种超精密单点金刚石车削精度控制系统，包括：
[0028]参数获取模块，用于获取不同的加热温度、加热时间、车削参数以及刀具参数；
[0029]表面质量预测模型构建模块，用于根据所述不同的加热温度、加热时间、车削参数以及刀具参数构建基于强化相和热效应的超精密单点金刚石车削Al-Mg-Si系合金的表面质量预测模型；
[0030]当前参数获取模块，用于获取当前车削参数以及当前刀具参数；
[0031]车削表面平均粗糙度分量确定模块，用于以所述当前车削参数以及所述当前刀具参数对所述Al-Mg-Si系合金进行平面车削，获取车削温度以及有效车削时间，并根据所述车削温度以及所述有效车削时间确定强化相引致的车削表面平均粗糙度分量；
[0032]表面质量确定模块，用于基于所述表面质量预测模型，根据所述强化相引致的车削表面平均粗糙度分量确定所述Al-Mg-Si系合金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超精密单点金刚石车削精度控制方法，其特征在于，包括：获取不同的加热温度、加热时间、车削参数以及刀具参数；根据所述不同的加热温度、加热时间、车削参数以及刀具参数构建基于强化相和热效应的超精密单点金刚石车削Al-Mg-Si系合金的表面质量预测模型；获取当前车削参数以及当前刀具参数；以所述当前车削参数以及所述当前刀具参数对所述Al-Mg-Si系合金进行平面车削，获取车削温度以及有效车削时间，并根据所述车削温度以及所述有效车削时间确定强化相引致的车削表面平均粗糙度分量；基于所述表面质量预测模型，根据所述强化相引致的车削表面平均粗糙度分量确定所述Al-Mg-Si系合金的表面质量；判断所述表面质量是否达到表面质量加工精度要求；若是，输出所述当前车削参数以及所述当前刀具参数；若否，调整所述当前车削参数以及所述当前刀具参数。2.根据权利要求1所述的超精密单点金刚石车削精度控制方法，其特征在于，所述根据所述不同的加热温度、加热时间、车削参数以及刀具参数构建基于强化相和热效应的超精密单点金刚石车削Al-Mg-Si系合金的表面质量预测模型，具体包括：采用不同的加热温度和加热时间，对Al-Mg-Si系合金进行热处理，确定热处理条件-合金材料机械性能的第一对应关系；所述热处理条件包括温度以及时间；所述合金材料机械性能包括硬度和弹性模量；在热处理过程中，采用扫描电镜对所述Al-Mg-Si系合金的被加工表面进行观测，确定热处理条件-强化相的第二对应关系；采用不同的车削参数以及刀具参数，利用超精密单点金刚石对所述Al-Mg-Si系合金进行平面车削，构建超精密车削模型，并确定车削参数，刀具参数与强化相之间的第三对应关系以及车削参数，刀具参数以及表面质量之间的第四对应关系；所述超精密车削模型包括有效车削时间计算模型、表面生成模型以及车削热生成模型；所述有效车削时间计算模型用于计算有效车削时间；所述表面生成模型用于计算表面粗糙度；所述车削热生成模型用于生成车削温度；所述车削参数包括主轴转速、进给速度以及切削深度；所述刀具参数包括刀尖半径、切削刃半径、前角以及后角；根据所述第二对应关系以及所述第三对应关系确定车削温度；根据所述第一对应关系、所述车削温度以及所述有效车削时间确定基于热效应的Al-Mg-Si系合金材料机械性能；根据所述表面生成模型以及所述基于热效应的Al-Mg-Si系合金材料机械性能建立基于强化相和热效应的超精密单点金刚石车削所述Al-Mg-Si系合金的表面质量预测模型。3.根据权利要求2所述的超精密单点金刚石车削精度控制方法，其特征在于，所述根据所述表面生成模型以及所述基于热效应的Al-Mg-Si系合金材料机械性能建立基于强化相和热效应的超精密单点金刚石车削所述Al-Mg-Si系合金的表面质量预测模型，具体包括：
根据公式建立基于强化相和热效应的超精密单点金刚石车削所述Al-Mg-Si系合金的表面质量预测模型；其中，R
th
为基于热效应影响的超精密单点金刚石车削Al-Mg-Si合金表面粗糙度值，R
a
′
为基于强化相影响的超精密单点金刚石车削Al-Mg-Si合金表面粗糙度算术平均值；f为进给速度；r
ε
为刀尖半径；H
′
为Al-Mg-Si系合金热效应影响的维氏硬度；E
′
为Al-Mg-Si系合金热效应影响的杨氏模量；k1为弹性恢复系数；k2为尺寸效应系数；k3为塑性侧流比例系数；h
Dmin
为最小未变形切屑厚度，h
Dmin
＝c
·
r
n
，其中，c为常系数，取值范围为0.3～0.4；r
n
为切削刃半径；
△
R
a
(T
t
,t
t
)为Al-Mg-Si系合金强化相所导致的车削表面平均粗糙度分量；T
t
为车削温度；t
t
为有效车削时间。4.根据权利要求3所述的超精密单点金刚石车削精度控制方法，其特征在于，所述以所述当前车削参数以及所述当前刀具参数对所述Al-Mg-Si系合金进行平面车削，获取车削温度以及有效车削时间，并根据所述车削温度以及所述有效车削时间确定强化相引致的车削表面平均粗糙度分量，具体包括：获取所需加工的合金编号，并确定所述合金编号对应的合金类型；根据所述合金类型获取与所述合金类型对应的第四对应关系、车削温度、有效车削时间以及表面质量加工精度要求；根据所述合金类型对应的所述第四对应关系、所述车削温度、所述有效车削时间以及所述表面质量加工精度要求确定强化相引致的车削表面平均粗糙度分量。5.一种超精密单点金刚石车削精度控制系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王素娟，夏森彬，王海龙，孙占文，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：