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用于切削刀具加工参数选择的方法研究
来源:网络  加入时间:2010-02-09 点击:

在切削加工中,切削参数选择的不适当将产生很多不良影响,如零件的几何精度和表面质量差、振动严重或切削力过大,过大的振动和切削力将使刀具寿命短或损伤机床主轴等零件,所以制造企业在新产品的实际生产之前,将花费很多时间做大量切削实验去选择合适的切削条件。此外,对高生产率的追求和新刀具材料的出现使工业界采用更冒险的切削参数,选择优化的切削参数就更难。

  目前用于切削加工参数选择的方法主要是过去的经验、大量的实验和试错法,这是导致产品开发准备时间长的一个主要原因。制造业正致力于缩短产品开发准备时间,加工过程仿真是缩短产品开发准备时间的有效方法,对给定生产条件无需进行昂贵耗时的真实切削加工实验,就可预测切削加工性能。

  1.制造业对仿真的需求

  美国每年用于机械加工上的费用超过2千亿美元,占其国内生产总值的2%,花在所有机械加工(包括成型和压力加工)上总费用很高。由于加工过程的复杂性,很多因素均采用经验的方法确定。加工参数的选择(如切削速度、进给量和刀具选择)总是通过大量的实验确定,实验费用昂贵,且得到的结果经常不是最优的。美国肯纳公司的调查证明了这一点。他们发现:美国制造业正确选择刀具的概率小于50%,所选的切削速度只是其能达到切削速度的58%,刀具只发挥了38%的功效。这些次优的选择结果估计每年浪费一百亿美元。国际竞争的压力迫使制造业通过加工过程建模和仿真来寻求更复杂、更有效的选择加工参数的方法。

  2.需要解决的建模问题

  加工过程建模和仿真的关键技术问题可以分成三类:模型的扩充和完善、模型的集成和模型的应用。为了更好地仿真切削加工过程,必须很好地解决以下问题。

  (1)切削力模型的校验。几十年来,各国学者建立了大量的各种切削加工切削力模型。但由于考虑的影响因素和采用的研究方法不同,结果相差很大,要对加工过程准确仿真,必须对切削力模型进行校验。(2)建立模型数据库。除了校验切削力模型,加工数据库的建立和维护也是一个需要密切关注的实际问题。成功地建立切削力学模型需要依靠相关数据库的准确度,研究人员和用户都可建立数据库并存储切削力、切削条件、工件、刀具材料、刀具几何参数和其他像加工表面光洁度这样的数据。确定数据库结构,使其具有填加、删除、检索和检查复制信息等功能。测量到的力的数据转换成切削系数不是一个标准的过程,切削条件和切削系数之间的函数关系对不同的模型是变化的。研究人员可把他们的

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