[发明专利]一种控制曲线车削加工切削力突变的方法

摘要

本发明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。

主权项

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λ_s和摩擦力方向角β表示为：Ω＝β‑λ_s，其中刃倾角λ_s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F_X1、F_Y1和F_Z1；(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[F_X1,F_Y1,F_Z1]变换为移动坐标系O'X'Y'Z'上的切削力(6)标定剪应力τ_s、法向摩擦角β_n、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K_T、K_R和K_A其中，γ_n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F_T3、F_R3和F_A3(9)在世界坐标系OXYZ上计算曲线切削状态时的切削力F_X3、F_Y3、F_Z3(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。