CN104268339B - 基于加工特征选择切削用量并自动设置参数的方法及系统 - Google Patents
基于加工特征选择切削用量并自动设置参数的方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104268339B CN104268339B CN201410504687.2A CN201410504687A CN104268339B CN 104268339 B CN104268339 B CN 104268339B CN 201410504687 A CN201410504687 A CN 201410504687A CN 104268339 B CN104268339 B CN 104268339B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cutting
- data
- machining feature
- cutting data
- numerical control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
Abstract
本发明公开了基于加工特征选择切削用量并自动设置参数的方法及系统，包括：加工特征分类，对工件典型加工特征进行分类；对各加工特征进行切削加工过程仿真，获得与最小刀具磨损率相对应的切削温度；拟合出切削温度与切削用量及加工特征参数之间的关系，在使刀具磨损率最小的切削温度下求得到切削速度计算公式；将不同加工特征对应的切削用量计算公式存储到切削用量推荐系统中作为底层数据；将切削用量推荐系统集成于数控编程软件中，实现在数控编程软件内调用切削用量推荐系统设置参数。切削数据由仿真获得，针对于包括工件材料和几何参数、刀具材料和几何参数的不同加工特征，同时考虑到其它工艺要求。数据具有针对性，适用性较强。
Description
技术领域
本发明涉及自动化切削加工技术领域，具体涉及一种数控编程中基于加工特征选择切削用量并自动设置工艺参数的方法及系统。
背景技术
切削用量的合理选择，对提高产品质量、加工效率以及延长刀具寿命具有重要意义。切削数据库技术可对切削用量数据进行有效地管理，以数据库系统的形式对切削用量数据进行存储，用户通过输入实际工艺条件及加工要求进行查询，获得数据再进行数控编程，设置切削用量参数。在底层数据与顶层系统结构上，现有技术存在一些不足，例如：
(1)切削数据库的数据一般来源于车间生产经验、切削用量手册和文献。车间生产经验数据因人而异，差别较大且较难搜集，手册、文献上的数据不够优化，对影响切削加工的因素考虑不够，给出的数据都是针对工件材料的，对不同加工特征没有针对性，而对相同工件材料不同加工特征所采用的切削数据是不同的。
(2)现有数据库系统一般以静态方式存取数据，即将工艺条件及其对应的切削用量以数据表的形式存储在数据库中。数据查询时，通过工艺条件选择表中某行数据，数据库系统的功能类似于电子手册。虽然产生了具有推理功能的智能数据库系统，其本质是在原数据表中产生新的数据实例。因此，对于传统数据库系统，静态存储方式使数据库系统的通用性不强，灵活性不够，工艺条件的改变意味着需要增加新的数据，数据库系统需存储的数据量较大。
(3)现有数据库系统往往孤立于数控编程软件，编程人员需要在数据库系统输入多个工艺条件进行切削用量的查询，查询出切削用量后，再进入编程软件输入数控工艺参数，整个过程较繁琐，工作效率较低，而且由于编程人员的疏忽容易导致输入错误信息。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明公开了基于加工特征选择切削用量并自动设置参数的方法及系统，本发明将不同工件及刀具材料组合下的最小刀具磨损率作为切削用量选择标准，将工件及刀具的几何参数作为加工特征参数，针对加工特征以仿真的方式获得底层切削用量数据。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
基于加工特征选择切削用量并自动设置参数的方法，包括以下步骤：
步骤一：加工特征分类，对工件典型加工特征进行分类；
步骤二：对各加工特征进行切削加工过程仿真，获得与最小刀具磨损率相对应的切削温度；
步骤三：根据步骤二所获得的切削温度，拟合出切削温度与切削用量及加工特征参数之间的关系，在使刀具磨损率最小的切削温度下求得到切削速度计算公式；
步骤四：将不同加工特征对应的切削用量计算公式存储到切削用量推荐系统中作为底层数据；
步骤五：将切削用量推荐系统集成于数控编程软件中，实现在数控编程软件内调用切削用量推荐系统设置参数。
所述步骤一中加工特征分类包括：圆柱面车削、圆锥面车削、端面车削、槽类车削、平面铣削、曲面铣削、台阶铣削、槽类铣削、通孔钻削及盲孔钻削。
所述步骤二中利用有限元软件对各加工特征进行切削加工过程仿真，在不同切削用量及加工特征参数的组合条件下仿真获得切削温度。
所述步骤五中在切削用量推荐系统内设定读取数据及写入数据功能按钮，点击按钮将数控编程软件内操作的工艺信息读取到切削用量推荐系统，切削用量推荐系统计算获得切削用量及数控工艺参数后，点击写入数据功能按钮将数控工艺参数自动写入数控编程软件。
基于加工特征选择切削用量并自动设置参数的系统，包括：
加工特征分类模块，用于对工件典型加工特征进行分类；
切削加工过程仿真模块，用于对各加工特征进行切削加工过程仿真，获得与最小刀具磨损率相对应的切削温度；
切削速度计算模块，用于拟合出切削温度与切削用量及加工特征参数之间的关系，在使刀具磨损率最小的切削温度下求得到切削速度计算公式；
存储模块，用于将不同加工特征对应的切削用量计算公式存储到切削用量推荐系统中作为底层数据；
集成模块，用于将切削用量推荐系统集成于数控编程软件中，实现在数控编程软件内调用切削用量推荐系统设置参数。
所述加工特征分类模块中的分类具体包括：圆柱面车削、圆锥面车削、端面车削、槽类车削、平面铣削、曲面铣削、台阶铣削、槽类铣削、通孔钻削及盲孔钻削。
所述切削加工过程仿真模块具体为：利用有限元软件对各加工特征进行切削加工过程仿真，在不同切削用量及加工特征参数的组合条件下仿真获得切削温度。
所述集成模块还包括在切削用量推荐系统内设定读取数据及写入数据功能按钮，点击按钮将数控编程软件内操作的工艺信息读取到切削用量推荐系统，切削用量推荐系统计算获得切削用量及数控工艺参数后，点击写入数据功能按钮将数控工艺参数自动写入数控编程软件。
本发明采用切削用量的选择标准是最小刀具磨损率。刀具磨损机理主要有粘结磨损、磨粒磨损、化学磨损、扩散磨损四种。切削过程中，在各种机理综合作用下，磨损率随切削温度的变化趋势如附图3所示。由图3可知，切削过程中，存在一个切削温度，对应最小的刀具磨损率。切削用量和刀具及工件特征是影响切削温度的重要因素，可以对几何参数和材料都给定的刀具与工件进行切削用量的优选，使切削过程达到该切削温度，此时刀具的磨损率最小，进而增加刀具寿命。因此本发明将不同工件及刀具材料组合下的最小刀具磨损率作为切削用量选择标准，将工件及刀具的几何参数作为加工特征参数，针对加工特征以仿真的方式获得底层切削用量数据。
工作原理：获得底层切削数据，对工件典型加工特征进行分类并仿真研究，在不同切削用量及加工特征参数的组合条件下仿真获得切削温度，拟合出切削温度与切削用量及加工特征参数之间的关系，在使磨损率最小的切削温度下反求得到切削用量计算公式。
利用编程技术开发切削用量推荐系统，将不同工艺特征对应的切削用量计算公式存储到切削用量推荐系统中作为底层数据，加入其它影响切削过程的因素对切削用量进行优化。
利用软件二次开发技术将切削用量推荐系统集成于数控编程软件中，实现在数控编程软件内启动切削用量推荐系统，并在切削用量推荐系统内设定读取数据及写入数据功能按钮，点击按钮可将数控编程软件内某操作的工艺信息读取到切削用量推荐系统，系统计算获得切削用量及数控工艺参数后，点击按钮可将数控工艺参数自动写入该操作。
本发明的有益效果：
(1)切削数据由仿真获得，针对于包括工件材料和几何参数、刀具材料和几何参数的不同加工特征，同时考虑到其它工艺要求。数据具有针对性，适用性较强。
(2)系统中存储的是切削用量计算公式，实现了数据动态存取，改变加工特征参数和约束条件，相当于改变公式中的变量重新对切削用量进行计算。因而系统的灵活性、通用性较好，且需要系统存储的数据量也大大减少。
(3)切削用量推荐系统与数控编程软件集成，实现了两个软件的功能交互与数据传递。系统的集成性、一体化程度更好，在实际应用过程中，减少了数控编程人员的操作，并可避免误操作，提高了工作效率和数控编程准确度。
附图说明
图1发明总体实现流程图；
图2发明操作流程图；
图3刀具磨损率——切削温度关系曲线；
图4是在有限元仿真软件中圆柱面车削仿真过程；
图5是切削用量推荐系统主界面，“选择数控编程操作”按钮；
图6是数控编程软件中所建立模型及铣削加工操作；
图7是所建立操作中已设置刀具参数；
图8是待设置切削用量；
图9是切削用量推荐系统输入界面，操作中工艺信息已写入系统；
图10是切削用量推荐系统输出界面；
图11切削用量推荐系统读取参数写入。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明进行详细说明：
如图1所示，基于加工特征选择切削用量并自动设置参数的方法及系统，包括：加工特征分类；利用有限元软件对各加工特征进行切削加工过程仿真，获得切削温度；多元线性回归拟合公式求得切削速度计算公式；开发切削用量推荐系统对话框应用程序；将对话框应用程序集成到数控编程软件中。
通过在数控编程软件中调用切削用量推荐系统、基于加工特征选择切削用量并自动设置工艺参数的方法。切削用量的选择标准为设定最小刀具磨损率，对典型加工特征进行切削加工过程仿真，利用仿真结果获得使刀具寿命最长的切削用量计算公式，获得的切削用量数据针对具体工件的被加工特征。该方法将切削用量计算公式作为切削用量推荐系统的底层数据，可实现切削用量推荐系统数据的动态存取，使系统需要存储的数据量大大减少。该方法利用软件二次开发技术，对编程软件进行二次开发，通过将切削用量推荐系统对话框应用程序集成在数控编程软件中，在编程软件中实现调用切削用量推荐系统对工艺参数的设置。该发明方法的集成性、一体化程度好，适用性强，该发明可减少数控编程人员的操作，提高工作效率。
切削用量的选择基于包含工件材料信息的加工特征，而仅非工件材料，切削用量推荐系统对数据进行动态存取，数控编程软件中调用切削用量推荐系统自动设置工艺参数。
以最小磨损率作为选择切削用量的标准，对不同加工特征进行切削加工过程仿真。在不同的切削用量及加工特征参数的组合条件下仿真获得切削温度，通过多元线性回归拟合获得切削温度与切削用量及加工特征参数之间的关系，在最小磨损率对应的切削温度下反求得到切削用量计算公式。
将切削用量计算公式而不是切削用量数值存储在切削用量推荐系统底层数据中。用户输入信息为公式中的变量，系统利用公式计算输出结果。
将切削用量推荐系统对话框应用程序集成到数控编程软件中，设置切削用量推荐系统启动菜单及工具条，在切削用量推荐系统内设定读取数据及写入数据功能按钮，实现数控编程软件与切削用量推荐系统的功能交互与数据传递。数控编程软件通过调用切削用量推荐系统对切削用量进行选择并自动设置工艺参数。
以下以数控编程软件PRO/E为例，具体解释本发明的实施方法。
(1)加工特征分类
本发明针对的加工特征主要有：圆柱面车削、圆锥面车削、端面车削、槽类车削、平面铣削、曲面铣削、台阶铣削、槽类铣削、通孔钻削、盲孔钻削等。
(2)加工特征的切削仿真
利用有限元ANSYS仿真软件对典型加工特征进行切削仿真，设置切削用量及加工特征参数，采用正交试验的方法，通过仿真获得切削温度。以圆柱面车削特征为例，设置5因素6水平参数如附表1所示，仿真过程如附图4所示。
表1 是圆柱面车削仿真5因素6水平参数设置；
表1
(3)拟合公式求切削速度计算公式
利用仿真结果，通过多元线性回归，拟合出切削温度与切削用量及加工特征参数之间的关系，以圆柱面车削特征为例，如式(1)。在使磨损率最小的切削温度条件下，可求得切削速度计算公式，如式(2)。利用式(2)对切削速度进行计算时，各加工特征参数由实际工艺条件决定，背吃刀量由切削余量确定，进给量由加工要求确定。
VC＝(T0/X)1/bf-a/bap-c/bD-d/bγ-e/b (2)
式中：
T0——磨损率最小时的切削温度；
X，a，b，c，d，e——已知系数；
Vc——切削速度；
f——进给量；
ap——背吃刀量；
D——工件直径；
γ——车刀前角。
(4)切削用量推荐系统开发
建立对话框应用程序，开发切削用量推荐系统，将上步求得的各加工特征切削速度计算公式写入系统内，在底层数据表中存储各公式的系数、指数。
(5)切削用量推荐系统与数控编程软件PRO/E集成
对数控编程软件进行二次开发，将切削用量推荐系统集成到数控编程软件中，并在数控编程软件界面增加切削用量推荐系统启动菜单及工具条。利用数控编程软件二次开发工具，在切削用量推荐系统对话框应用程序界面内增加按钮，如附图5、9所示。按钮响应行为是读取或写入数控编程软件操作中的数据。
实施例
如图2所示，基于加工特征选择切削用量并自动设置参数的方法，在操作时，具体为：数控编程获得操作；启动切削用量推荐系统；选择加工特征、工件材料、刀具材料；选择数控编程操作；切削用量推荐系统内补充参数；系统计算获得工艺参数；工艺参数写入数控编程软件。
以下以槽类铣削特征为例，给出在数控编程软件PRO/E中基于加工特征选择并自动设置切削用量参数的实施例。
(1)如附图6所示，通过PRO/E数控编程获得操作。设置刀具参数，待设置进给速度、主轴转速等工艺参数，如附图7，图8所示。
(2)通过PRO/E中菜单或工具条启动切削用量推荐系统。
(3)如附图5所示，在切削用量推荐系统中选择加工特征、工件材料、刀具材料。
(4)点击“选择数控编程操作”按钮，弹出选择框，用鼠标在导航树中点选操作或在选择框中输入操作名称，点击“确定”。
(5)如附图9所示，进入工艺特征参数输入界面，对比附图6、7。此时编程操作中的工艺信息已自动读取并写入系统，补充其它参数，点击“下一步”。
(6)如附图10所示，切削用量推荐系统经过后台计算获得切削用量及工艺参数，此时，点击“写入编程软件”。切削用量推荐系统关闭，工艺参数自动写入操作，如附图11。
Claims (6)
1.基于加工特征选择切削用量并自动设置参数的方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一：加工特征分类，对工件典型加工特征进行分类；
步骤二：对各加工特征进行切削加工过程仿真，获得与最小刀具磨损率相对应的切削温度；
步骤三：根据步骤二所获得的切削温度，拟合出切削温度与切削用量及加工特征参数之间的关系，在使刀具磨损率最小的切削温度下求得到切削速度计算公式；
步骤四：将不同加工特征对应的切削用量计算公式存储到切削用量推荐系统中作为底层数据；
步骤五：将切削用量推荐系统集成于数控编程软件中，实现在数控编程软件内调用切削用量推荐系统设置参数；
所述步骤二中利用有限元软件对各加工特征进行切削加工过程仿真，在不同切削用量及加工特征参数的组合条件下仿真获得切削温度。
2.如权利要求1所述的基于加工特征选择切削用量并自动设置参数的方法，其特征是，所述步骤一中加工特征分类包括：圆柱面车削、圆锥面车削、端面车削、槽类车削、平面铣削、曲面铣削、台阶铣削、槽类铣削、通孔钻削及盲孔钻削。
3.如权利要求1所述的基于加工特征选择切削用量并自动设置参数的方法，其特征是，所述步骤五中在切削用量推荐系统内设定读取数据及写入数据功能按钮，点击按钮将数控编程软件内操作的工艺信息读取到切削用量推荐系统，切削用量推荐系统计算获得切削用量及数控工艺参数后，点击写入数据功能按钮将数控工艺参数自动写入数控编程软件。
4.基于加工特征选择切削用量并自动设置参数的系统，其特征是，包括：
加工特征分类模块，用于对工件典型加工特征进行分类；
切削加工过程仿真模块，用于对各加工特征进行切削加工过程仿真，获得与最小刀具磨损率相对应的切削温度；
切削速度计算模块，用于拟合出切削温度与切削用量及加工特征参数之间的关系，在使刀具磨损率最小的切削温度下求得到切削速度计算公式；
存储模块，用于将不同加工特征对应的切削用量计算公式存储到切削用量推荐系统中作为底层数据；
集成模块，用于将切削用量推荐系统集成于数控编程软件中，实现在数控编程软件内调用切削用量推荐系统设置参数；
所述切削加工过程仿真模块具体为：利用有限元软件对各加工特征进行切削加工过程仿真，在不同切削用量及加工特征参数的组合条件下仿真获得切削温度。
5.如权利要求4所述的基于加工特征选择切削用量并自动设置参数的系统，其特征是，所述加工特征分类模块中的分类具体包括：圆柱面车削、圆锥面车削、端面车削、槽类车削、平面铣削、曲面铣削、台阶铣削、槽类铣削、通孔钻削及盲孔钻削。
6.如权利要求4所述的基于加工特征选择切削用量并自动设置参数的系统，其特征是，所述集成模块还包括在切削用量推荐系统内设定读取数据及写入数据功能按钮，点击按钮将数控编程软件内操作的工艺信息读取到切削用量推荐系统，切削用量推荐系统计算获得切削用量及数控工艺参数后，点击写入数据功能按钮将数控工艺参数自动写入数控编程软件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410504687.2A CN104268339B (zh) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | 基于加工特征选择切削用量并自动设置参数的方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410504687.2A CN104268339B (zh) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | 基于加工特征选择切削用量并自动设置参数的方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104268339A CN104268339A (zh) | 2015-01-07 |
| CN104268339B true CN104268339B (zh) | 2017-03-22 |
Family
ID=52159860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410504687.2A Active CN104268339B (zh) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | 基于加工特征选择切削用量并自动设置参数的方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104268339B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6856606B2 (ja) * | 2018-11-09 | 2021-04-07 | ファナック株式会社 | 実績情報に基づいて設計の支援を行う設計支援装置 |
| CN114722729B (zh) * | 2022-06-01 | 2022-09-13 | 中科航迈数控软件(深圳)有限公司 | 一种刀具自动推荐方法、装置、终端及存储介质 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101334657A (zh) * | 2007-12-20 | 2008-12-31 | 清华大学 | 图形化交互式数控车削自动编程方法及系统 |
| CN101412196A (zh) * | 2008-11-10 | 2009-04-22 | 西安理工大学 | 基于刀具角度与切削用量参数变化的车削力预测方法 |
| CN101625298A (zh) * | 2009-08-20 | 2010-01-13 | 北京航空航天大学 | 一种切削刀具材料快速选择方法 |
| CN103105822A (zh) * | 2011-11-10 | 2013-05-15 | 上海电机学院 | 智能选择切削参数的方法 |
| CN103831641A (zh) * | 2014-03-13 | 2014-06-04 | 山东大学 | 用于难加工材料车削表面观测的夹具及车削实验方法 |
-
2014
- 2014-09-26 CN CN201410504687.2A patent/CN104268339B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101334657A (zh) * | 2007-12-20 | 2008-12-31 | 清华大学 | 图形化交互式数控车削自动编程方法及系统 |
| CN101412196A (zh) * | 2008-11-10 | 2009-04-22 | 西安理工大学 | 基于刀具角度与切削用量参数变化的车削力预测方法 |
| CN101625298A (zh) * | 2009-08-20 | 2010-01-13 | 北京航空航天大学 | 一种切削刀具材料快速选择方法 |
| CN103105822A (zh) * | 2011-11-10 | 2013-05-15 | 上海电机学院 | 智能选择切削参数的方法 |
| CN103831641A (zh) * | 2014-03-13 | 2014-06-04 | 山东大学 | 用于难加工材料车削表面观测的夹具及车削实验方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 切削数据库在UG数控编程系统中的应用研究;陈少恒等;《制造业自动化》;20131231;第1节 * |
| 基于最小表面磨损率的刀具磨损及加工表面层特性研究;张宗阳;《中国博士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》;20121215;第2.3.3节 * |
| 难加工材料切削数据库系统的研究与开发;任小平等;《工具技术》;20091231;第43卷(第10期);第39-41页 * |
| 面向加工特征的刀具和切削参数计算机辅助选择系统;郝传海等;《工具技术》;20121231;第46卷(第3期);正文第2-3节，图2 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104268339A (zh) | 2015-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109033671B (zh) | 基于Revit的可计算工程量的砌体填充墙模型的建模方法 | |
| CN101670532B (zh) | 刀具磨损补偿系统及方法 | |
| CN101694572B (zh) | 一种提供自评价的数控刀具智能选取方法 | |
| TWI411928B (zh) | 用於將工作簿範圍顯露成資料來源之方法及系統 | |
| CN111105069B (zh) | 数控加工工艺参数优化方法、装置、系统及计算机设备 | |
| Singh et al. | Optimization of tool geometry and cutting parameters for hard turning | |
| CN106228298A (zh) | 云制造环境下加工方案优选方法 | |
| CN109901512A (zh) | 一种基于加工参数标准化的车削工时定额方法 | |
| CN101208639A (zh) | 加工工序生成装置 | |
| CN104268339B (zh) | 基于加工特征选择切削用量并自动设置参数的方法及系统 | |
| CN103869755A (zh) | 一种调整加工代码进给速度来保证机床输出功率平滑的方法 | |
| CN103500251A (zh) | 数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法 | |
| CN114626190A (zh) | 一种基于知识图谱的工艺设计资源模型构建方法 | |
| Gola et al. | A multiple-criteria approach to machine-tool selection for focused flexibility manufacturing systems | |
| CN103676785A (zh) | 一种风扇叶片的智能制造方法 | |
| CN102521454A (zh) | 加工工艺数据的评估方法及装置 | |
| CN105159232A (zh) | 一种处理工艺文件的方法及装置 | |
| CN104552439B (zh) | 印制线路板钻孔的加工方法 | |
| CN106250422B (zh) | 一种基于pdm系统的标准件数据快速检索方法 | |
| CN1979536A (zh) | 工件标准作业程序文件管理系统及方法 | |
| CN102375901A (zh) | 模具设计工序云处理系统 | |
| KR100959240B1 (ko) | 시엔시 공작기계의 자동 툴링 시스템 | |
| Wang et al. | Optimization of the tool selection based on big data | |
| CN104143029A (zh) | 一种可转位端面铣刀刀盘参数化设计方法 | |
| Li et al. | Research on Modeling and Realization of Processing Action for Cloud Manufacturing Mode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |