專利名稱：一種用于預(yù)測金屬難加工材料插銑最大銑削力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及插銑加工領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于預(yù)測金屬難加工材料插銑加工時(shí)的最大銑削力的方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于金屬切削加工領(lǐng)域而言，難加工材料具備明確的含義，即指包括鎳基高溫合金、高錳鋼、鈦合金、鐵基高溫合金、稀有難溶金屬、超高強(qiáng)度鋼、復(fù)合材料等在內(nèi)的難以切削加工的金屬材料。具體而言，金屬材料切削加工性能的好壞，主要是從切削時(shí)的刀具耐用度、已加工表面的質(zhì)量以及切削形成和排除的難易程度三個(gè)方面來衡量。上述這些具體類型的難加工材料在多個(gè)制造加工領(lǐng)域獲得了頻繁運(yùn)用，其中的鎳基高溫合金在航空、航天領(lǐng)域尤其是航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的葉輪上應(yīng)用得十分廣泛，因此正日益成為近來學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)所在。由于難加工材料具備導(dǎo)熱系數(shù)低、熱硬強(qiáng)度高、切削變形系數(shù)大以及加工硬化嚴(yán)重等物理特性，所以目前對(duì)難加工材料的切削加工還是一個(gè)國際難題。插銑法(plunge milling)又稱為Z軸銑削法，它適用于重載情況下的粗加工，能提高材料的去除率并提高加工效率，因此在目前的技術(shù)條件下插銑法是實(shí)現(xiàn)高切除率金屬切削最有效的加工方法之一。特別是對(duì)于難加工材料的切削加工而言，插銑加工方法的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)的端面銑削方法。然而目前在難加工材料加工領(lǐng)域，插銑加工法應(yīng)用得還不是很廣泛，而且對(duì)于插銑過程中的最大銑削力還沒有系統(tǒng)的、更準(zhǔn)確的預(yù)測方法?，F(xiàn)有的插銑銑削力預(yù)測方法都是基于Ahmed Damir, Eu-Gene Ng、Mohamed Elbestawi所提出的銑削力預(yù)測模型而執(zhí)行的(具體參見，2011，F(xiàn)orce prediction and stability analysis of plunge milling of systems with rigid and flexible workpiece,Int J Adv Manuf Technol54 :853-877)，其一般是通過指數(shù)模型來預(yù)測銑削力， 對(duì)象是鋁合金、鈦合金等加工材料，對(duì)于金屬難加工材料尤其是鎳基高溫合金的涉及插銑銑削力預(yù)測方面的工作目前還很少；而且，目前在預(yù)測最大插銑銑削力的過程中只考慮了橫向切寬、進(jìn)給和切削速度等因素，因此對(duì)于插銑運(yùn)動(dòng)過程中的最大銑削力預(yù)測尚不夠全面和精確，不能最大限度地反映金屬難加工材料插銑加工過程中的真實(shí)情況，相應(yīng)地，不能夠?yàn)椴邈姷恫邈娂庸み^程中工藝參數(shù)的選取提供更準(zhǔn)確的依據(jù)，也難以為刀具的選用及其使用壽命的預(yù)測提供指導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于預(yù)測金屬難加工材料插銑過程中最大銑削力的方法，其通過建立包括側(cè)向步距作為參數(shù)在內(nèi)的插銑銑削力模型來預(yù)測金屬難加工材料插銑加工過程中的銑削力，從而能夠?yàn)榻饘匐y加工材料的高效加工提供有效指導(dǎo)。按照本發(fā)明，提供了一種用于預(yù)測金屬難加工材料插銑最大銑削力的方法，該方法包括下列步驟(1)為金屬難加工材料建立反映插銑最大銑削力的預(yù)測指數(shù)模型，該模型使用插銑過程中的側(cè)向步距、切寬、進(jìn)給和切削速度這些參數(shù)作為預(yù)測因子并如下所示
權(quán)利要求
1.一種用于預(yù)測金屬難加工材料插銑最大銑削力的方法，該方法包括下列步驟(1)為金屬難加工材料建立反映插銑最大銑削力的預(yù)測模型，該預(yù)測模型使用插銑過程中的側(cè)向步距、切寬、進(jìn)給和切削速度這些參數(shù)作為預(yù)測因子并如下所示
2.如權(quán)利要求1所述的用于預(yù)測金屬難加工材料插銑最大銑削力的方法，其特征在于，所述金屬難加工材料包括高溫合金。
3.如權(quán)利要求2所述的用于預(yù)測金屬難加工材料插銑最大銑削力的方法，其特征在于，所述高溫合金為鎳基高溫合金。
4.如權(quán)利要求1 3任意一項(xiàng)所述的用于預(yù)測金屬難加工材料插銑最大銑削力的方法，其特征在于，所述步驟O)中的插銑加工實(shí)驗(yàn)采用正交實(shí)驗(yàn)法而設(shè)計(jì)。
5.如權(quán)利要求1 4任意一項(xiàng)所述的用于預(yù)測金屬難加工材料插銑最大銑削力的方法，其特征在于，所述步驟(3)中采用多元線性回歸的方式來計(jì)算所述修正系數(shù)和指數(shù)。
6.如權(quán)利要求1 5任意一項(xiàng)所述的用于預(yù)測金屬難加工材料插銑最大銑削力的方法，其特征在于，在所述步驟C3)之后，設(shè)計(jì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)組來檢驗(yàn)所確定的插銑銑削力模型。
7.如權(quán)利要求1 6任意一項(xiàng)所述的用于預(yù)測金屬難加工材料插銑最大銑削力的方法，其特征在于，所述插銑的方式為數(shù)控插銑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于預(yù)測金屬難加工材料插銑最大銑削力的方法，包括下列步驟(1)為難加工材料建立反映插銑最大銑削力的預(yù)測模型，該預(yù)測模型使用插銑過程中的側(cè)向步距、切寬、進(jìn)給和切削速度這些參數(shù)作為預(yù)測因子；(2)設(shè)計(jì)且進(jìn)行難加工材料的插銑加工實(shí)驗(yàn)并采集其插銑加工過程中的銑削力數(shù)據(jù)曲線；(3)通過對(duì)數(shù)據(jù)曲線執(zhí)行濾波和取極值處理以獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并計(jì)算出預(yù)測模型中的修正系數(shù)和指數(shù)，由此確定指數(shù)模型；以及(4)運(yùn)用指數(shù)模型來執(zhí)行最大銑削力值的預(yù)測過程。通過本發(fā)明，由于在預(yù)測模型中增加了側(cè)向步距作為參數(shù)，因此更準(zhǔn)確全面地預(yù)測難加工材料插銑過程中的最大銑削力大小，從而能夠?yàn)殡y加工材料的高效加工提供有效指導(dǎo)。
文檔編號(hào)G05B19/18GK102566492SQ20121001073
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者丁漢, 莊可佳, 張小明 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)