CN106769591A - 等切除量逼近切削优化试验方法 - Google Patents
等切除量逼近切削优化试验方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106769591A CN106769591A CN201611068987.6A CN201611068987A CN106769591A CN 106769591 A CN106769591 A CN 106769591A CN 201611068987 A CN201611068987 A CN 201611068987A CN 106769591 A CN106769591 A CN 106769591A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cutting
- cutting data
- experiment
- test
- group
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/58—Investigating machinability by cutting tools; Investigating the cutting ability of tools
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Abstract
本发明公开一种等切除量逼近切削优化试验方法,首先确定一组试验用基本切削用量Pb,使用基本切削用量组进行刀具磨损试验,取后刀面磨损VB中间值不超过0.3时的切削时间为基本切削时间Tb;按各切削用量最大范围确定切削用量范围比例S,一般取1<S<2;按等切除量确定试验用切削用量P;如果在以保持原有生产效率下寻找最优切削用量为目的,则挑选基本切削用量中的两项分别乘以S、1/S作为试验用切削用量,切削时间不变,进而确定所有可能切削用量组合;本发明可由试验结果直接判断出各切削用量组合的优劣。避免由于经验公式及数学模型的不准确所带来的影响。并可通过追加试验持续优化切削用量及提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工及优化试验技术领域,特别提供了一种切削用量优化试验方法。
背景技术
现有切削用量优化试验方法一般通过一系列不同切削用量组合下的切削试验结果,以回归方法拟合经验公式建立数学模型。确定约束条件及优化目标函数,最后用代数或迭代的方法求取优化的切削用量。
其中切削用量一般包括进给量(铣削通常使用齿进给量fz,其它工艺通常使用每转进给量fn)、切削速度Vc、切削深度ap(用于普通车削、侧刃铣削、铰削、镗削)、切削行距ae(用于侧刃铣削)。切削试验一般采用单因素试验法、全面试验法、部分实施试验法。部分实施试验法常采用正交试验法、均匀试验法。经验公式一般采用广义泰勒公式(刀具耐用度公式)或刀具磨损公式。约束条件一般包括工件粗糙度、机床最高转速、最大加工余量等。优化目标通常以最高生产率、最低生产成本、最高利润率为优化目标。以其中一种或几种进行加权构造出优化目标对切削用量的函数。
此种切削用量优化试验方法常见于切削理论及教学研究之中,但是应用于工厂实际生产中有着一系列的问题。
由于经验公式只能近似代表试验用切削用量范围内的刀具磨损变化规律,因此要求试验用切削用量范围覆盖生产可选取切削用量范围。但极端的试验切削用量即可能由于约束条件限制而无法在生产中实现,也可能造成产品的质量问题甚至导致产品报废。因此该种试验方法通常不能直接在产品上试验,而只能在同样材料的模拟件上进行专门的试验。即不能完全代表产品的真实生产状况,又增加了成本。
广义泰勒公式(刀具耐用度公式)或刀具磨损公式通常只在马卡洛夫切削温度守恒定律所揭示的等温线以上的区域有效,而在实际生产应用中,经常有切削用量的选择实际上处于马卡洛夫等温线以下。而在此切削用量范围内取得的经验公式基本不能代表刀具磨损随切削用量变化的实际规律。
在使用自动换刀设备时,最高生产率目标函数不适用。
加工难加工材料或刀具成本较高时,最低生产成本目标函数不适用。
当切削速度低于马卡洛夫切削温度守恒定律所揭示的等温线以下时,最低生产成本、最高利润率目标函数均有误。尤其是理论上处于微利点时,往往意味着实际上的亏损。同时,由于实际生产中有切削用量优化需求时,生产线和生产节拍已经确定,最高利润率目标也失去了需求。
使用优化目标函数通常只能对一种切削用量进行优化,不能同时对多种切削用量进行优化。
基于以上原因,此种切削用量优化试验方法在企业生产中的应用十分有限。同时,也缺少一种可直接应用于产品生产过程的快速有效的切削用量优化方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种可直接应用于产品生产过程的快速有效的切削用量优化方法。
为实现上述目的,本发明采用下述技术方案:
一种等切除量逼近切削优化试验方法,首先确定一组试验用基本切削用量Pb,使用基本切削用量组进行刀具磨损试验,取后刀面磨损VB中间值不超过0.3时的切削时间为基本切削时间Tb;
按各切削用量最大范围确定切削用量范围比例S,一般取1<S<2;
按等切除量确定试验用切削用量P;
如果在以保持原有生产效率下寻找最优切削用量为目的,则挑选基本切削用量中的两项分别乘以S、1/S作为试验用切削用量,切削时间不变,进而确定所有可能切削用量组合;
如果在以提高生产效率下寻找最优切削用量为目的,则挑选基本切削用量中的一项乘以S为试验用切削用量,切削时间乘以1/S,进而确定所有可能切削用量组合;
总结为按如下公式确定试验切削用量组P及试验切削时间T:
P=PbK
T=TbKt
K为切削用量系数,Kt为切削时间系数,按表1选取;
表1
如果在以保持原有生产效率下寻找最优切削用量为目的,则进行基本组和等效组试验,如果在以提高生产效率下寻找最优切削用量为目的,则进行基本组和提效组试验;
超过合理范围的试验切削用量方案应予舍弃;一般指如下情况:切削深度超过被切削表面的最大余量;切削宽度不能满足切削表面的理论残余高度要求;进给量不能满足切削表面理论粗糙度要求;已有明确试验结论该切削用量不适用;
对比以上试验组合的刀具磨损值,以其中后刀面磨损VB中间值最小者为优化切削用量;
以此优化切削用量为最终试验结果,或者进一步试验以取得更加优化或高效的切削用量。
本发明的优点是:
本发明可由试验结果直接判断出各切削用量组合的优劣。避免由于经验公式及数学模型的不准确所带来的影响。并可通过追加试验持续优化切削用量及提高生产效率。
本发明采用等材料切除量试验,并选取同等切削效率的试验结果直接进行比较,可以直接判断各切削用量组合的优劣。
本发明不使用经验公式及数学模型,受试验误差及数学模型误差的影响小。试验次数少于或不多于传统试验方法。
具体实施方式
一种等切除量逼近切削优化试验方法,首先确定一组试验用基本切削用量Pb,使用基本切削用量组进行刀具磨损试验,取后刀面磨损VB中间值不超过0.3时的切削时间为基本切削时间Tb;
按各切削用量最大范围确定切削用量范围比例S,一般取1<S<2;
按等切除量确定试验用切削用量P;
如果在以保持原有生产效率下寻找最优切削用量为目的,则挑选基本切削用量中的两项分别乘以S、1/S作为试验用切削用量,切削时间不变,进而确定所有可能切削用量组合;
如果在以提高生产效率下寻找最优切削用量为目的,则挑选基本切削用量中的一项乘以S为试验用切削用量,切削时间乘以1/S,进而确定所有可能切削用量组合;
总结为按如下公式确定试验切削用量组P及试验切削时间T:
P=PbK
T=TbKt
K为切削用量系数,Kt为切削时间系数,按表1选取;
表1
如果在以保持原有生产效率下寻找最优切削用量为目的,则进行基本组和等效组试验,如果在以提高生产效率下寻找最优切削用量为目的,则进行基本组和提效组试验;
超过合理范围的试验切削用量方案应予舍弃;一般指如下情况:切削深度超过被切削表面的最大余量;切削宽度不能满足切削表面的理论残余高度要求;进给量不能满足切削表面理论粗糙度要求;已有明确试验结论该切削用量不适用;
对比以上试验组合的刀具磨损值,以其中后刀面磨损VB中间值最小者为优化切削用量;
以此优化切削用量为最终试验结果,或者进一步试验以取得更加优化或高效的切削用量。
等效试验中,如果上述优化切削用量组为边界点(在各因素中,至少有一项因素为最低或最高水平),则以此切削用量组为基本切削用量组,按照表1重新安排试验;已有试验结果的不必重复试验,将结果直接带入对比。
等效试验中,如果指标最优组合为中间点,则进行快速逼近试验或全面逼近试验;
快速逼近试验:在最优试验组合Po的临近组合(即部分或全部因素与最优组合相差一个水平,其余水平相同)中选取次优组合Ph;
按下式计算切削用量组P’:
P’=(PoPh)1/2
按切削用量组P’安排切削试验,根据结果在Po与P’之间选择最优组合;
可以选择进一步进行逼近试验,以最优组合为Po,另一点为Ph,重新计算P’并安排试验;
全面逼近试验:以最优试验组合Po切削用量为基本切削用量,取S’=S1/2重新安排等效率对比试验。
提效试验中,设基本组后刀面磨损为VB0,提效组某一试验组后刀面磨损为VB1,则该切削用量组的磨损指数E为:
E=logS(VB1/VB0)
分别求取提效组每一切削用量的磨损指数,若E<0,则意味基本切削用量选取低于经济切削用量,应继续提高;若0<E<1,意味刀具成本增加幅度低于效率提升程度,请根据提升效率的迫切程度来决定后续工作;E>1,意味刀具成本增加幅度高于效率提升程度,效率提升代价较高。
实施例
下面结合实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1:以在保持原有生产效率下寻找最优切削用量为目的。
某车削工艺下的资料推荐数据为:fn=0.1~0.25mm/r,Vc=40~80m/min,ap=1~3mm,生产节拍为25min,辅助时间为5min,最大余量2.5mm。
将基本切削用量确定为:
fn=0.15mm/r,Vc=52m/min,ap=1.5mm
通过刀具磨损试验确定其后刀面磨损为0.3时的切削时间Tb为18min。
取切削用量范围比例S=1.7,则参照表1得到全部切削用量组合如下:
试验次数为5次。
经判断组合4为最优组合,判断其为边界点。以该组合为基本切削用量重新安排试验。
试验次数为1次。
经判断组合1为最优组合,判断其为中间点。在临近组合中确定组合7为次优点,则按如下切削用量安排快速逼近试验:
fn=0.09mm/r,Vc=(52×88)1/2=68m/min,ap=(1.5×2.5)1/2=1.9mm
或者取S=1.71/2=1.3安排全面逼近试验。
追加试验4次。根据结果确定是否继续进行扩展试验或逼近试验。
实施例2:以在提高生产效率下寻找最优切削用量为目的。
某侧刃铣削基本切削用量确定为:
fz=0.05mm/z,Vc=40m/min,ap=2mm,ae=4mm
通过刀具磨损试验确定其后刀面磨损为0.3时的基本切削时间Tb为21min。
取切削用量范围比例S=1.5,则参照表1得到全部切削用量组合如下:
试验次数为5次。
经分析,组合3磨损指数<0,证明原有切削速度选取偏低,且有继续提高效率的余地。以组合3为基本切削用量和基本切削时间,重新安排切削试验如下:
试验次数为4次。
经分析,两次提效后,组合4磨损最低,且提效代价较小,仍有进一步提效的余地。
上述虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制。在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改仍在本发明的保护范围以内。
Claims (4)
1.一种等切除量逼近切削优化试验方法,其特征在于:
首先确定一组试验用基本切削用量Pb,使用基本切削用量组进行刀具磨损试验,取后刀面磨损VB中间值不超过0.3时的切削时间为基本切削时间Tb;
按各切削用量最大范围确定切削用量范围比例S,一般取1<S<2;
按等切除量确定试验用切削用量P;
如果在以保持原有生产效率下寻找最优切削用量为目的,则挑选基本切削用量中的两项分别乘以S、1/S作为试验用切削用量,切削时间不变,进而确定所有可能切削用量组合;
如果在以提高生产效率下寻找最优切削用量为目的,则挑选基本切削用量中的一项乘以S为试验用切削用量,切削时间乘以1/S,进而确定所有可能切削用量组合;
总结为按如下公式确定试验切削用量组P及试验切削时间T:
P=PbK
T=TbKt
K为切削用量系数,Kt为切削时间系数,按表1选取;
表1
如果在以保持原有生产效率下寻找最优切削用量为目的,则进行基本组和等效组试验,如果在以提高生产效率下寻找最优切削用量为目的,则进行基本组和提效组试验;
超过合理范围的试验切削用量方案应予舍弃;一般指如下情况:切削深度超过被切削表面的最大余量;切削宽度不能满足切削表面的理论残余高度要求;进给量不能满足切削表面理论粗糙度要求;已有明确试验结论该切削用量不适用;
对比以上试验组合的刀具磨损值,以其中后刀面磨损VB中间值最小者为优化切削用量;
以此优化切削用量为最终试验结果,或者进一步试验以取得更加优化或高效的切削用量。
2.根据权利要求1所述的一种等切除量逼近切削优化试验方法,其特征在于:
等效试验中,如果上述优化切削用量组为边界点,则以此切削用量组为基本切削用量组,按照表1重新安排试验;已有试验结果的不必重复试验,将结果直接带入对比。
3.根据权利要求1所述的一种等切除量逼近切削优化试验方法,其特征在于:
等效试验中,如果指标最优组合为中间点,则进行快速逼近试验或全面逼近试验;
快速逼近试验:在最优试验组合Po的临近组合中选取次优组合Ph;
按下式计算切削用量组P’:
P’=(PoPh)1/2
按切削用量组P’安排切削试验,根据结果在Po与P’之间选择最优组合;
可以选择进一步进行逼近试验,以最优组合为Po,另一点为Ph,重新计算P’并安排试验;
全面逼近试验:以最优试验组合Po切削用量为基本切削用量,取S’=S1/2重新安排等效率对比试验。
4.根据权利要求1所述的一种等切除量逼近切削优化试验方法,其特征在于:
提效试验中,设基本组后刀面磨损为VB0,提效组某一试验组后刀面磨损为VB1,则该切削用量组的磨损指数E为:
E=logS(VB1/VB0)
分别求取提效组每一切削用量的磨损指数,若E<0,则意味基本切削用量选取低于经济切削用量,应继续提高;若0<E<1,意味刀具成本增加幅度低于效率提升程度,请根据提升效率的迫切程度来决定后续工作;E>1,意味刀具成本增加幅度高于效率提升程度,效率提升代价较高。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201611068987.6A CN106769591B (zh) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | 等切除量逼近切削优化试验方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201611068987.6A CN106769591B (zh) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | 等切除量逼近切削优化试验方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106769591A true CN106769591A (zh) | 2017-05-31 |
CN106769591B CN106769591B (zh) | 2020-02-11 |
Family
ID=58904171
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201611068987.6A Active CN106769591B (zh) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | 等切除量逼近切削优化试验方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106769591B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108038083A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-05-15 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种使用数据软件进行刀具耐用度预测的方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070124015A1 (en) * | 2005-11-30 | 2007-05-31 | Tian Chen | System and method for extracting parameters of a cutting tool |
CN102929206A (zh) * | 2012-10-31 | 2013-02-13 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 基于加工特征的数控精车加工切削参数确定方法 |
CN105512362A (zh) * | 2015-11-22 | 2016-04-20 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 基于工件-刀具几何特征参数的切削用量优化方法 |
-
2016
- 2016-11-29 CN CN201611068987.6A patent/CN106769591B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070124015A1 (en) * | 2005-11-30 | 2007-05-31 | Tian Chen | System and method for extracting parameters of a cutting tool |
CN102929206A (zh) * | 2012-10-31 | 2013-02-13 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 基于加工特征的数控精车加工切削参数确定方法 |
CN105512362A (zh) * | 2015-11-22 | 2016-04-20 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 基于工件-刀具几何特征参数的切削用量优化方法 |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
任小平: "难加工材料切削数据库系统的研究与开发", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
叶洪涛等: "难加工材料切削用量可优化区间的限定", 《航空制造技术》 * |
孙兴伟等: "复杂螺旋曲面加工刀具参数的优化设计", 《工艺与装备》 * |
李登万等: "基于均匀设计法的精密车削参数优化", 《机械工程学报》 * |
王晓琴等: "硬质合金刀具高速干铣削Ti6Al4V刀具", 《设计与研究》 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108038083A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-05-15 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种使用数据软件进行刀具耐用度预测的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106769591B (zh) | 2020-02-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Arriaza et al. | Trade-off analysis between machining time and energy consumption in impeller NC machining | |
CN102681488B (zh) | 一种铣削加工工件表面形貌的建模方法 | |
Al-Refaie et al. | Optimal parameter design by regression technique and grey relational analysis | |
CA2469548A1 (en) | Method of optimizing a layout of selected parts to be cut | |
DE59800204D1 (de) | Verfahren zur Beeinflussung des Spanflussverhaltens von Werkzeugflächen | |
CN104076733A (zh) | 一种铣削工艺参数优化方法 | |
CN110666456A (zh) | 一种钣金生产工艺 | |
CN103341787A (zh) | 基于特征的数控加工刀具半径补偿方法 | |
CN104536385B (zh) | 一种数控机床加工程序的修正方法 | |
CN102814559B (zh) | 一种加工螺纹的方法 | |
CN106769591A (zh) | 等切除量逼近切削优化试验方法 | |
CN107457418A (zh) | 一种柴油机缸盖阀座孔加工机床的改造方法及其应用 | |
Krimpenis et al. | Assessment of sculptured surface milling strategies using design of experiments | |
CN110889231B (zh) | 一种金属铣削参数优选方法 | |
CN106325208B (zh) | 一种控制切削力和切削温度的刀具轨迹优化方法 | |
CN100445908C (zh) | 钣金整板下料系统及方法 | |
CN111037753A (zh) | 一种圆盘锯粗加工异形轮廓自由曲面的铣削方法 | |
CN105945652B (zh) | 用于航空结构件加工切削参数的判定方法 | |
CN106020132B (zh) | 基于现场实测切削力数据与离线优化的粗加工进给速度优化方法 | |
CN106180829B (zh) | 一种cnc加工工艺方法 | |
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 | |
Pena et al. | Research regarding software developing for machining parameters optimization calculus | |
CN206936398U (zh) | 单刃倒角刀 | |
Kumar et al. | Optimization of Cutting Parameters of AISI H13 with Multiple Performance Characteristics | |
Korovin et al. | Optimization of CNC machine multitool operating regimes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 110043 Liaoning Province, Shenyang City District East Street No. 6 Patentee after: Chinese Hangfa Shenyang Liming Aero engine limited liability company Address before: 110043 Liaoning Province, Shenyang City District East Street No. 6 Patentee before: Shenyang Dawn Aeroengine (Group) Co., Ltd. |
|
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |