CN110703695A - 一种变进给速度的车削控制方法、装置及加工车床 - Google Patents

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CN110703695A CN201910935712.5A CN201910935712A CN110703695A CN 110703695 A CN110703695 A CN 110703695A CN 201910935712 A CN201910935712 A CN 201910935712A CN 110703695 A CN110703695 A CN 110703695A
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Abstract

本发明公开了一种变进给速度的车削控制方法、装置及加工车床，在相邻的两个加工区域中确定变速加工区域，获得变速区域；将加工区域中除变速区域以外的区域作为匀速区域，获得两个匀速区域，获得每个匀速区域的匀速进给速度；在匀速区域内以当前匀速区域对应的匀速进给速度为当前车速进行车削；在变速区域内以变速的方式调整进给速度作为当前车速进行车削；本发明提供的变进给速度的车削控制方法及装置通过设定了变速区域，在变速区域中以变速的方式缓慢调整进给速度，从而消除进给速度突增而产生的刀纹，提高了零件表面加工的精度，提高了零件的可靠性。

Description

一种变进给速度的车削控制方法、装置及加工车床
技术领域
本发明涉及车削方法及装置，具体涉及一种变进给速度的车削控制方法、装置及加工车床。
背景技术
同一平面或者曲面连续加工的过程中，经常存在表面粗糙度要求不同、加工工况不同(例如断续和连续切削工况)等情况现象，如图1所示的齿形零件，其中齿形部位需要断续加工，而零件中部需要连续加工，在加工齿形部位使一般需要较低的刀具进给速度进行车削，如果均按照这种低速进行加工的话，会影响加工的效率。
因此为了提高加工效率，现有的车削控制方法会在需要连续加工的部位直接提高刀具的进给速度，如果突然改变刀具的进给速度，则由于进给突变，在断续加工部位与连续加工部位衔接的位置会形成明显的刀痕，轻则影响零件外观，重则可能在零件受到强冲击时，在接痕处形成裂纹，影响零件寿命，例如，存在垂直于端面的剪切力时，零件会率先从接痕出产生裂纹，从而降低了制造出来零件的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变进给速度的车削控制方法、装置及加工车床，用以解决现有技术中的车削方法在需要连续加工的部位直接提高刀具的进给速度，导致在断续加工部位与连续加工部位衔接的位置会形成明显的刀痕，影响零件可靠性的问题。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
一种变进给速度的车削控制方法，用于对待加工零件表面进行车削，按照以下步骤执行：
步骤1、根据待加工零件表面的加工要求，对所述的待加工零件表面进行分区，获得多个加工区域；所述的加工要求包括不同的粗糙度加工或连续-断续加工；
步骤2、对相邻的两个加工区域进行车削，具体包括：
步骤2.1、在相邻的两个加工区域中确定变速加工区域，获得变速区域；
将加工区域中除变速区域以外的区域作为匀速区域，获得两个匀速区域，获得每个匀速区域的匀速进给速度；
步骤2.2、在所述的匀速区域内以当前匀速区域对应的匀速进给速度为当前车速进行车削；
在所述的变速区域内以变速的方式调整进给速度作为当前车速进行车削；
步骤3、重复步骤2，直至对所述有相邻的两个加工区域进行了车削，完成。
进一步地，所述的步骤2.2中在所述的变速区域内以变速的方式调整进给速度作为当前车速进行车削，其中变速区域的变速起始点位置为x3，变速终止点位置为x4，x3以及x4的单位均为mm，具体包括：
步骤2.2.1、获得当前变速区域对应的车削变速模型，所述车削变速模型的输入为位置，单位为mm，所述车削变速模型的输出为进给速度，单位为mm/r；
步骤2.2.2、将所述的变速起始点位置x3或当前位置输入至当前变速区域对应的车削变速模型中，获得变速进给速度；
以所述的变速进给速度为当前车速，向变速终止点位置x4的方向前进Δx进行车削，Δx的单位为mm，获得当前位置；
步骤2.2.3、重复步骤2.2.2，直至所述的当前位置为变速终止点位置x4。
进一步地，所述的步骤2.2.1中获得当前变速区域对应的车削变速模型时，所述的车削变速模型为：
F＝mx+n 式I其中F为进给速度，单位为mm/r，x为位置，单位为mm，m与n均为常数系数；
其中所述的常数系数利用[x3,F1]以及[x4,F2]拟合获得，其中F1为第一进给速度，单位为mm/r，F2为第二进给速度，单位为mm/r；
所述的第一进给速度F1以及第二进给速度F2采用以下方法获得：
当加工要求为不同的粗糙度加工时采用式II获得第一进给速度F1以及第二进给速度F2：
Figure BDA0002221529840000031
其中，Ra1为第一粗糙度，单位为μm，Ra2为第二粗糙度，单位为μm，Ra2>Ra1，R为刀具的刀尖圆角半径，单位为mm；
当加工要求为连续-断续加工时采用式III获得第一进给速度F1以及第二进给速度F2：
其中，Ra为连续加工区域的粗糙度，单位为μm，R为刀具的刀尖圆角半径，单位为mm；tmin为最小加工节拍，单位为min，Nave为平均转速，单位为r/min，其中Vc为车刀的线速度，单位为m/min，其中x1为相邻的两个加工区域的加工起始点位置，x2为相邻两个加工区域的加工终止点位置，x1以及x2的单位均为mm。
进一步地，所述的步骤2.1、在相邻的两个加工区域的交接处确定变速区域，获得变速区域，其中相邻的两个加工区域的加工起始点位置为x1，相邻的两个加工区域的加工终止点位置为x2，x1以及x2的单位均为mm，具体包括：
当相邻的两个加工区域的加工起始点位置x1与加工终止点位置x2之间的距离大于100mm时，变速起始点位置x3与变速终止点位置x4之间的距离为0.3×|x1-x2|，变速起始点位置x3在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域的边界线上，变速终止点位置x4在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域内；
当相邻的两个加工区域的加工起始点位置x1与加工终止点位置x2之间的距离小于等于100mm时，变速起始点位置x3与变速终止点位置x4之间的距离为0.2×|x1-x2|，变速起始点位置x3在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域的边界线上，变速终止点位置x4在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域内。
一种变进给速度的车削控制装置，用于对待加工零件表面进行车削，包括分区模块以及车削控制模块：
所述的分区模块用于根据待加工零件表面的加工要求，对所述的待加工零件表面进行分区，获得多个加工区域；所述的加工要求包括不同的粗糙度加工或连续-断续加工；
所述的车削控制模块用于对相邻的两个加工区域进行车削，具体包括变速区域确定子模块以及车速控制子模块；
所述的变速区域确定子模块用于在相邻的两个加工区域的交接处确定变速区域，获得变速区域；
将加工区域中除变速区域以外的区域作为匀速区域，获得两个匀速区域，获得每个匀速区域的匀速进给速度；
所述的车速控制子模块用于在所述的匀速区域内以当前匀速区域对应的匀速进给速度为当前车速进行车削；
在所述的变速区域内以变速的方式调整进给速度作为当前车速进行车削。
进一步地，所述的车速控制子模块包括变速模型获得单元以及变速单元，其中变速区域的变速起始点位置为x3，变速终止点位置为x4，x3以及x4的单位均为mm：
所述的变速模型获得单元用于获得当前变速区域对应的车削变速模型，所述车削变速模型的输入为位置，单位为r，所述车削变速模型的输出为进给速度，单位为mm/r；
所述的变速单元用于将所述的变速起始点位置x3或当前位置输入至当前变速区域对应的车削变速模型中，获得变速进给速度；
以所述的变速进给速度为当前车速，向变速终止点位置x4的方向前进Δx进行车削，Δx的单位为mm，获得当前位置。
进一步地，所述的变速模型获得单元中获得当前变速区域对应的车削变速模型时，所述的车削变速模型为：
F＝mx+n 式I其中F为进给速度，单位为mm/r，x为位置，单位为mm，m与n均为常数系数；
其中所述的常数系数利用[x3,F1]以及[x4,F2]拟合获得，其中F1为第一进给速度，单位为mm/r，F2为第二进给速度，单位为mm/r；
所述的第一进给速度F1以及第二进给速度F2采用以下方法获得：
当加工要求为不同的粗糙度加工时采用式II获得第一进给速度F1以及第二进给速度F2：
其中，Ra1为第一粗糙度，单位为μm，Ra2为第二粗糙度，单位为μm，Ra2>Ra1，R为刀具的刀尖圆角半径，单位为mm；
当加工要求为连续-断续加工时采用式III获得第一进给速度F1以及第二进给速度F2：
Figure BDA0002221529840000071
其中，Ra为连续加工区域的粗糙度，单位为μm，R为刀具的刀尖圆角半径，单位为mm；tmin为最小加工节拍，单位为min，Nave为平均转速，单位为r/min，
Figure BDA0002221529840000072
其中Vc为车刀的线速度，单位为m/min，其中x1为相邻的两个加工区域的加工起始点位置，x2为相邻两个加工区域的加工终止点位置，x1以及x2的单位均为mm。
进一步地，所述的变速区域确定子模块中在相邻的两个加工区域的交接处确定变速区域，获得变速区域，其中相邻的两个加工区域的加工起始点位置为x1，相邻的两个加工区域的加工终止点位置为x2，x1以及x2的单位均为mm，具体包括：
当相邻的两个加工区域的加工起始点位置x1与加工终止点位置x2之间的距离大于100mm时，变速起始点位置x3与变速终止点位置x4之间的距离为0.3×|x1-x2|，变速起始点位置x3在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域的边界线上，变速终止点位置x4在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域内；
当相邻的两个加工区域的加工起始点位置x1与加工终止点位置x2之间的距离小于等于100mm时，变速起始点位置x3与变速终止点位置x4之间的距离为0.2×|x1-x2|，变速起始点位置x3在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域的边界线上，变速终止点位置x4在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域内。
一种可控变进给加工车床，包括变进给速度的车削控制装置。
本发明与现有技术相比具有以下技术效果：
1、本发明提供的变进给速度的车削控制方法及装置通过设定了变速区域，在变速区域中以变速的方式缓慢调整进给速度，从而消除进给速度突增而产生的刀纹，提高了零件表面加工的精度，提高了零件的可靠性；
2、本发明提供的变进给速度的车削控制方法及装置通过建立了变速车削模型并以设定步长的方式，车道每前进一次就计算依次进给速度，从而进一步地保证了进给速度的缓慢增加，消除进给速度突增而产生的刀纹，提高了零件表面加工的精度，提高了零件的可靠性；
3、本发明提供的变进给速度的车削控制方法及装置利用车刀刀具的参数以及零件表面的粗糙度等参数确定变速车削模型，使得变速车削模型充分考虑了刀具的状态，从而在提高零件加工精度的基础上，进一步地提高了刀具的使用寿命；
4、本发明提供的变进给速度的车削控制方法及装置根据零件的大小适用性的调整变速区域，从而提高了车削控制方法的灵活性；
5、本发明提供的变进给速度的加工车床通过设置了变进给速度的车削控制装置，实现进给速度按照设计变速车削模型进行缓慢增加或减少，消除进给速度突变产生的刀痕及微观缺陷，通过均匀改变加工参数，既能获得合适的工件质量，又能有效提升刀具寿命。
附图说明
图1为现有技术中的齿形零件示意图；
图2为本发明提供的变进给速度的车削控制方法对如图1所示的齿形零件分区示意图；
图3为本发明提供的变进给速度的车削控制方法切削零件示意图；
图4为利用现有技术加工齿形零件表面示意图；
图5为利用本发明提供的变进给速度的车削控制方法加工齿形零件表面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。以便本领域的技术人员更好的理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
以下对本发明涉及的定义或概念内涵做以说明：
粗糙度：加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度。
连续-断续加工：在同一端面上既有连续加工又有断续加工的方式，一般断续加工要求的进给速度低于连续加工要求的进给速度。
为了避免在整个端面上形成痕迹，断续车削后在连续加工的范围内不会刻意提升进给速度，导致加工效率较低，同时按照刀具耐用度的泰勒公式推断，低进给加工降低了刀具的耐用度。
Figure BDA0002221529840000091
当硬直合金刀具切削碳钢时，a＝0.15～0.2，b＝0.2～0.45.
当F增加值M倍时，刀具耐用度
每个零件加工时间
Figure BDA0002221529840000102
加工件数为其中为进给为F时的加工零件数量。
当a取0.2，M1-a为幂函数，由0<1-a<1,当M>1时，M1-a>1且单调递增，M越大，可以加工的零件数量越多。
例如当F增加一倍时，其他值不变时，刀具耐用度时间维度减少到原来的87％，但是加工一个零件的时间变为原来的50％，所以加工零件总数变为原先的0.87/0.5＝1.74倍，刀具可加工零件数量显著增多，从加工数量上来说提高进给增加了刀具耐用度。
但是当a大于1时，提升进给速度会减少刀具加工零件数量，这种情况下需要结合产量需求看是否必须提升进给速度。
实施例一：
本实施例给出一种变进给速度的车削控制方法，用于对待加工零件表面进行车削，按照以下步骤执行：
在执行以下步骤之前，首先按照实际情况，从刀具材料、机夹刀片形式、刀尖圆弧角度来选择刀具。本例中，工件为热后淬硬低碳合金钢，材料为20CrMnTiH,故刀片材料选择为CBN刀片，端面加工中无干涉情况，所以选择强度较好、夹持稳定的CNGA120408标准刀片。
其次，确定刀具耐用度的泰勒公式，判定是否可以利用匀速提升进给的方法既保证质量，又提升加工效率。当a<0时，采用进给匀速增加的方法既可以提升刀具加工数量，又能提升加工效率。当a>0时，需要计算出满足节拍要求的最小进给速度，应用的小进给加工区域。
步骤1、根据待加工零件表面的加工要求，对待加工零件表面进行分区，获得多个加工区域；加工要求包括不同的粗糙度加工或连续-断续加工；
在本实施例中，待加工零件可以是类似于齿轮的零件，如图1所示，该类零件包括外齿以及内部的圆孔，在外齿部分加工时为断续加工，在除外齿以外的部分加工时采用连续加工方式；待加工零件还可以是表面粗糙度要求不同的零件，该类零件一部分的粗糙度要求为Ra0.8，另一部分的粗糙度要求为Ra3.2。
在本实施例中，以齿轮为例对待加工零件表面进行分区，如图2所示，将外齿部分作为一个加工区域A，将内部圆心部分作为另一个加工区域，一共两个加工区域B。
步骤2、对相邻的两个加工区域进行车削，具体包括：
步骤2.1、在相邻的两个加工区域中确定变速加工区域，获得变速区域；
将加工区域中除变速区域以外的区域作为匀速区域，获得两个匀速区域，获得每个匀速区域的匀速进给速度；
在本实施例中，以齿轮为例，如图2所示，加工区域A与加工区域B本身具有加工要求，根据零件的加工要求确定加工区域A的进给速度以及加工区域B的进给速度，其中加工区域A的匀速进给速度为0.19mm/r，加工区域B的匀速进给速度为0.29mm/r。
在本实施例中变速区域可以设置在加工区域A中，也可以设置在加工区域B中，但是为了保证刀具的寿命，并提高加工效率，作为一种优选的实施方式，步骤2.1、在相邻的两个加工区域的交接处确定变速区域，获得变速区域，具体包括：
当相邻的两个加工区域的加工起始点位置x1与加工终止点位置x2之间的距离大于100mm时，变速起始点位置为x3与变速终止点位置x4之间的距离为0.3×|x1-x2|，变速起始点位置x3在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域的边界线上，变速终止点位置x4在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域内；
当相邻的两个加工区域的加工起始点位置x1与加工终止点位置x2之间的距离小于等于100mm时，变速起始点位置x3与变速终止点位置x4之间的距离为0.2×|x1-x2|，变速起始点位置x3在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域的边界线上，变速终止点位置x4在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域内。
在本实施例中，以齿轮为例，如图3所示，齿轮加工的加工起始点位置x1为100mm，加工终止点位置x2为50mm，加工区域A为100mm到90mm之间的区域，加工区域B为90mm到50mm之间的区域，则加工起始点位置x1与加工终止点位置x2之间的距离小于等于100mm，那么变速起始点位置x3与变速终止点位置x4之间的距离为0.2×50＝10mm，也就是说变速区域的宽度为10mm，如图3所示，在100mm到90mm之间为匀速加工区域，在90mm到80mm之间为变速加工区域，在80mm到50mm之间为匀速加工区域，也就是说，变速起始点位置x3为90mm，变速终止点位置x4为80mm。
在本实施例中，变速区域方向确定的准则为当粗糙度不同时，从粗糙度小的一侧向粗糙度大的一侧加工；当为连续-断续加工时，从断续的一侧向连续的一侧加工；也就是说，变速区域设置在粗糙度大的一侧或者连续加工的一侧。
在本实施例中，通过设定了变速区域，在变速区域中以变速的方式缓慢调整进给速度，从而消除进给速度突增而产生的刀纹，提高了零件表面加工的精度，提高了零件的可靠性。
步骤2.2、在所述的匀速区域内以当前匀速区域对应的匀速进给速度为当前车速进行车削；
在所述的变速区域内以变速的方式调整进给速度作为当前车速进行车削；
在本实施例中，提出了变速区域，相比于现有技术中的突变切削的方式，车刀在变速区域内可以进行缓慢降速或者缓慢提速以解决待加工零件表面出现棱台的情况。
在该变速区域中，从0.19mm/r到0.29mm/r速度的调整可以是应用物理方法，利用均变速公式，获得每一时刻的加速度，根据加速度控制车削进给速度，但是这种方法在实际应用中难度较大，还可以是建模的方法，例如以二次曲线为模型进行速度调整或者是以一次直线为模型进行速度调整，在本实施例中，为了提高加工效率，防止棱台出现，采用了一次模型以及积分的思想，将变速区间进行等分，车刀每前进一定的距离，在这一段距离内保持匀速，从而缓慢提升进给速度。
可选地，变速区域内以变速的方式调整进给速度作为当前车速进行车削，其中变速区域的变速起始点位置为x3，变速终止点位置为x4，x3以及x4的单位均为mm，具体包括：
步骤2.2.1、获得当前变速区域对应的车削变速模型，所述车削变速模型的输入为位置，单位为mm，所述车削变速模型的输出为进给速度，单位为mm/r；
在本实施例中，利用车削变速模型控制进给速度，具体包括：
所述的车削变速模型为：
F＝mx+n 式I其中F为进给速度，单位为mm/r，x为位置，单位为mm，m与n均为常数系数；
其中所述的常数系数利用[x3,F1]以及[x4,F2]拟合获得，其中F1为第一进给速度，单位为mm/r，F2为第二进给速度，单位为mm/r；
所述的第一进给速度F1以及第二进给速度F2采用以下方法获得：
当加工要求为不同的粗糙度加工时采用式II获得第一进给速度F1以及第二进给速度F2：
Figure BDA0002221529840000141
其中，Ra1为第一粗糙度，单位为μm，Ra2为第二粗糙度，单位为μm，Ra2>Ra1，R为刀具的刀尖圆角半径，单位为mm；
当加工要求为连续-断续加工时采用式III获得第一进给速度F1以及第二进给速度F2：
Figure BDA0002221529840000151
其中，Ra为连续加工区域的粗糙度，单位为μm，R为刀具的刀尖圆角半径，单位为mm；tmin为最小加工节拍，单位为min，Nave为平均转速，单位为r/min，
Figure BDA0002221529840000152
其中Vc为车刀的线速度，单位为m/min，其中x1为相邻的两个加工区域的加工起始点位置，x2为相邻两个加工区域的加工终止点位置，x1以及x2的单位均为mm。
在本实施例中，以齿轮加工为例，齿轮为连续-断续加工方式，如图3所示，在确定车削变速模型之前，首先需要两组数据，分别是[x3,F1]以及[x4,F2]，用这两组数据对模型进行拟合，从而获得m和n的具体数值，在本实施例中变速起始点位置x3为90mm，变速终止点位置x4为80mm；
Figure BDA0002221529840000153
采用式III获得第一进给速度以及第二进给速度：
Figure BDA0002221529840000154
其中第二进给速度通过加工区域B的表面粗糙度的要求获得：
利用[x3,F1]＝[90,0.196]和[x4,F2]＝[80,0.286]这两组数据进行拟合，获得的车削变速模型为：
F＝-0.009x+1.006
在本实施例中，利用车刀刀具的参数以及零件表面的粗糙度等参数确定变速车削模型，使得变速车削模型充分考虑了刀具的状态，从而在提高零件加工精度的基础上，进一步地提高了刀具的使用寿命。
步骤2.2.2、将所述的变速起始点位置x3或当前位置输入至当前变速区域对应的车削变速模型中，获得变速进给速度；
以所述的变速进给速度为当前车速，向变速终止点位置x4的方向前进Δx进行车削，Δx的单位为mm，获得当前位置；
在本实施例中，Δx的取值越小，零件表面的平整度越高，但是加工的效率越低，一般来说，0.005≤Δx≤0.02。
在本实施例中，将变速起始点位置x3(90mm)输入至车削变速模型F＝-0.009x+1.006中，获得的变速进给速度为0.196mm/r，在本实施例中Δx＝0.01mm，也就是说，在90mm-89.99mm之间的车速为0.1960mm/r；
步骤2.2.3、重复步骤2.2.2，直至所述的当前位置为变速终止点位置x4。
在本实施例中，再将89.99mm输入至车削变速模型F＝-0.009x+1.006中，获得的变速进给速度为0.1961mm/r，在90.01mm-90.02mm之间的车速为0.1961mm/r；
一直重复以上步骤，直至到了80.02mm-80.01mm，将80.02mm输入至车削变速模型F＝-0.009x+1.006中，获得的变速进给速度为0.2842mm/r，在80.02mm-80.01mm之间的车速为0.2842mm/r；
将80.01mm输入至车削变速模型F＝-0.009x+1.006中，获得的变速进给速度为0.2851mm/r，在80.01mm-80.00mm之间的车速为0.2851mm/r。
在本实施例中，此时已经进入了均速加工区域，以0.29mm/r为当前车速对80mm至50mm的区域进行匀速加工。
在本实施例中通过建立了变速车削模型并以设定步长的方式，车刀每前进一次就计算依次进给速度，从而进一步地保证了进给速度的缓慢增加，消除进给速度突增而产生的刀纹，提高了零件表面加工的精度，提高了零件的可靠性。
步骤3、重复步骤2，直至对所述有相邻的两个加工区域进行了车削，完成。
在本实施例中，当出现零件表面出现三个或三个以上的粗糙度或者为断续-连续-断续或断续联系交错的加工方式时，采用步骤2的方法完成其中的两个相邻的加工区域的车削后，再重复步骤2完成剩下的加工区域，每次车削都是对于两个相邻的加工区域进行。
将本发明提供的方法与现有的方法进行比较，切削出来的零件表面如图4、5所示，采用现有技术进行切削时，出现了刀痕；利用本发明提供的车削控制方法进行切削时，表面光滑，消除了刀痕，并且加工效率提升40S，满足节拍要求。且原来每刀尖仅能加工60件零件，现在可以加工80件，寿命提升33％。
本发明提供的车削控制方法其他方面也可以应用。例如，以进给速度F低速并缓慢加速切入零件，以减小高速切入产生的巨大冲击，提高刀具寿命；在钻孔的过程中，通过使F按照正弦曲线规律变化，改变切削厚度实现断屑等。
实施例二：
本实施例给出一种变进给速度的车削控制装置，用于对待加工零件表面进行车削，包括分区模块以及车削控制模块：
分区模块用于根据待加工零件表面的加工要求，对待加工零件表面进行分区，获得多个加工区域；加工要求包括不同的粗糙度加工或连续-断续加工；
车削控制模块用于对相邻的两个加工区域进行车削，具体包括变速区域确定子模块以及车速控制子模块；
变速区域确定子模块用于在相邻的两个加工区域的交接处确定变速区域，获得变速区域；
将加工区域中除变速区域以外的区域作为匀速区域，获得两个匀速区域，获得每个匀速区域的匀速进给速度；
车速控制子模块用于在匀速区域内以当前匀速区域对应的匀速进给速度为当前车速进行车削；
在变速区域内以变速的方式调整进给速度作为当前车速进行车削。
本实施例的变进给速度的车削控制装置中采用实施例一中给出的变进给速度的车削控制方法。
可选地，所述的车速控制子模块包括变速模型获得单元以及变速单元，其中变速区域的变速起始点位置为x3，变速终止点位置为x4，x3以及x4的单位均为mm：
所述的变速模型获得单元用于获得当前变速区域对应的车削变速模型，所述车削变速模型的输入为位置，单位为mm，所述车削变速模型的输出为进给速度，单位为mm/r；
所述的变速单元用于将所述的变速起始点位置x3或当前位置输入至当前变速区域对应的车削变速模型中，获得变速进给速度；
以所述的变速进给速度为当前车速，向变速终止点位置x4的方向前进Δx进行车削，Δx的单位为mm，获得当前位置。
可选地，所述的变速模型获得单元中获得当前变速区域对应的车削变速模型时，所述的车削变速模型为：
F＝mx+n 式I其中F为进给速度，单位为mm/r，x为位置，单位为mm，m与n均为常数系数；
其中所述的常数系数利用[x3,F1]以及[x4,F2]拟合获得，其中F1为第一进给速度，单位为mm/r，F2为第二进给速度，单位为mm/r；
所述的第一进给速度F1以及第二进给速度F2采用以下方法获得：
当加工要求为不同的粗糙度加工时采用式II获得第一进给速度F1以及第二进给速度F2：
Figure BDA0002221529840000191
其中，Ra1为第一粗糙度，单位为μm，Ra2为第二粗糙度，单位为μm，Ra2>Ra1，R为刀具的刀尖圆角半径，单位为mm；
当加工要求为连续-断续加工时采用式III获得第一进给速度F1以及第二进给速度F2：
Figure BDA0002221529840000201
其中，Ra为连续加工区域的粗糙度，单位为μm，R为刀具的刀尖圆角半径，单位为mm；tmin为最小加工节拍，单位为min，Nave为平均转速，单位为r/min，
Figure BDA0002221529840000202
其中Vc为车刀的线速度，单位为m/min，其中x1为相邻的两个加工区域的加工起始点位置，x2为相邻两个加工区域的加工终止点位置，x1以及x2的单位均为mm。
可选地，所述的变速区域确定子模块中在相邻的两个加工区域的交接处确定变速区域，获得变速区域，其中相邻的两个加工区域的加工起始点位置为x1，相邻的两个加工区域的加工终止点位置为x2，x1以及x2的单位均为mm，具体包括：
当相邻的两个加工区域的加工起始点位置x1与加工终止点位置x2之间的距离大于100mm时，变速起始点位置x3与变速终止点位置x4之间的距离为0.3×|x1-x2|，变速起始点位置x3在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域的边界线上，变速终止点位置x4在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域内；
当相邻的两个加工区域的加工起始点位置x1与加工终止点位置x2之间的距离小于等于100mm时，变速起始点位置x3与变速终止点位置x4之间的距离为0.2×|x1-x2|，变速起始点位置x3在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域的边界线上，变速终止点位置x4在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域内。
在本实施例中提供的车削控制装置可以是宏程序，通过变量、因变量、曲线函数的定义，实现进给速度F按照设计曲线函数进行缓慢增加或减少，消除F突变产生的刀痕及微观缺陷。通过均匀改变加工参数，既能获得合适的工件质量，又能有效提升刀具寿命。
实施例三：
本实施例给出一种加工车床，包括实施例二中的变进给速度的车削控制装置。
在本实施例中公开了一种加工车床，该加工车床中包括应用了变进给速度的车削控制装置，使得在该加工车床的加工过程中，保证被加工零件表面的粗糙度，并且提升加工车床中刀具的使用寿命。
应用例：
本应用例采用实施例三的加工车床对待加工零件表面进行车削，本应用例的待加工零件为如图3所示的齿轮。在本应用例中，以图3所示的齿轮加工为例，加工起始点位置x1为100mm，加工终止点位置x2为50mm，变速起始点位置x3为90mm，变速终止点位置x4为80mm。
因此，匀速区域分别为第一匀速区域100mm至90mm以及第二匀速区域90mm至80mm，变速区域为90mm-80mm，其中第一匀速区域的匀速进给速度为0.19mm/r，第二匀速区域的均速进给速度为0.29mm/r。
以加工起始点位置x1(100mm)为起点，以第一匀速区域的匀速进给速度0.19mm/r为当前车速进行车削，直至达到变速起始点位置x3(90mm)；
接下来进行变速加工，首先获得车削变速模型F＝-0.009x+1.006；
以变速起始点位置x3(90mm)为起点，利用车削变速模型计算得到当前车速为0.196mm/r；
在本实施例中，Δx＝0.01mm，在90mm至80mm的区域中，重复999次利用车削变速模型计算当前车速，直至获得80.01mm时的车速0.2851mm/r；
以变速终止点位置x4(80mm)为起点，以第二匀速区域的均速进给速度0.29mm/r为当前车速进行车削，直至达到加工终止点位置为x2(50mm)。

Claims (9)

1.一种变进给速度的车削控制方法，用于对待加工零件表面进行车削，其特征在于，按照以下步骤执行：
步骤1、根据待加工零件表面的加工要求，对所述的待加工零件表面进行分区，获得多个加工区域；所述的加工要求包括不同的粗糙度加工或连续-断续加工；
步骤2、对相邻的两个加工区域进行车削，具体包括：
步骤2.1、在相邻的两个加工区域中确定变速加工区域，获得变速区域；
将加工区域中除变速区域以外的区域作为匀速区域，获得两个匀速区域，获得每个匀速区域的匀速进给速度；
步骤2.2、在所述的匀速区域内以当前匀速区域对应的匀速进给速度为当前车速进行车削；
在所述的变速区域内以变速的方式调整进给速度作为当前车速进行车削；
步骤3、重复步骤2，直至对所述有相邻的两个加工区域进行了车削，完成。
2.如权利要求1所述的变进给速度的车削控制方法，其特征在于，所述的步骤2.2中在所述的变速区域内以变速的方式调整进给速度作为当前车速进行车削，其中变速区域的变速起始点位置为x3，变速终止点位置为x4，x3以及x4的单位均为mm，具体包括：
步骤2.2.1、获得当前变速区域对应的车削变速模型，所述车削变速模型的输入为位置，单位为mm，所述车削变速模型的输出为进给速度，单位为mm/r；
步骤2.2.2、将所述的变速起始点位置x3或当前位置输入至当前变速区域对应的车削变速模型中，获得变速进给速度；
以所述的变速进给速度为当前车速，向变速终止点位置x4的方向前进Δx进行车削，Δx的单位为mm，获得当前位置；
步骤2.2.3、重复步骤2.2.2，直至所述的当前位置为变速终止点位置x4。
3.如权利要求2所述的变进给速度的车削控制方法，其特征在于，所述的步骤2.2.1中获得当前变速区域对应的车削变速模型时，所述的车削变速模型为：
F＝mx+n 式I
其中F为进给速度，单位为mm/r，x为位置，单位为mm，m与n均为常数系数；
其中所述的常数系数利用[x3,F1]以及[x4,F2]拟合获得，其中F1为第一进给速度，单位为mm/r，F2为第二进给速度，单位为mm/r；
所述的第一进给速度F1以及第二进给速度F2采用以下方法获得：
当加工要求为不同的粗糙度加工时采用式II获得第一进给速度F1以及第二进给速度F2：
Figure FDA0002221529830000021
其中，Ra1为第一粗糙度，单位为μm，Ra2为第二粗糙度，单位为μm，Ra2>Ra1，R为刀具的刀尖圆角半径,单位为mm；
当加工要求为连续-断续加工时采用式III获得第一进给速度F1以及第二进给速度F2：
Figure FDA0002221529830000031
其中，Ra为连续加工区域的粗糙度，单位为μm，R为刀具的刀尖圆角半径，单位为mm；tmin为最小加工节拍，单位为min，Nave为平均转速，单位为r/min，其中Vc为车刀的线速度，单位为m/min，其中x1为相邻的两个加工区域的加工起始点位置，x2为相邻两个加工区域的加工终止点位置，x1以及x2的单位均为mm。
4.如权利要求1所述的变进给速度的车削控制方法，其特征在于，所述的步骤2.1、在相邻的两个加工区域的交接处确定变速区域，获得变速区域，其中相邻的两个加工区域的加工起始点位置为x1，相邻的两个加工区域的加工终止点位置为x2，x1以及x2的单位均为mm，具体包括：
当相邻的两个加工区域的加工起始点位置x1与加工终止点位置x2之间的距离大于100mm时，变速起始点位置x3与变速终止点位置x4之间的距离为0.3×|x1-x2|，变速起始点位置x3在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域的边界线上，变速终止点位置x4在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域内；
当相邻的两个加工区域的加工起始点位置x1与加工终止点位置x2之间的距离小于等于100mm时，变速起始点位置x3与变速终止点位置x4之间的距离为0.2×|x1-x2|，变速起始点位置x3在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域的边界线上，变速终止点位置x4在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域内。
5.一种变进给速度的车削控制装置，用于对待加工零件表面进行车削，其特征在于，包括分区模块以及车削控制模块：
所述的分区模块用于根据待加工零件表面的加工要求，对所述的待加工零件表面进行分区，获得多个加工区域；所述的加工要求包括不同的粗糙度加工或连续-断续加工；
所述的车削控制模块用于对相邻的两个加工区域进行车削，具体包括变速区域确定子模块以及车速控制子模块；
所述的变速区域确定子模块用于在相邻的两个加工区域的交接处确定变速区域，获得变速区域；
将加工区域中除变速区域以外的区域作为匀速区域，获得两个匀速区域，获得每个匀速区域的匀速进给速度；
所述的车速控制子模块用于在所述的匀速区域内以当前匀速区域对应的匀速进给速度为当前车速进行车削；
在所述的变速区域内以变速的方式调整进给速度作为当前车速进行车削。
6.如权利要求5所述的变进给速度的车削控制装置，其特征在于，所述的车速控制子模块包括变速模型获得单元以及变速单元，其中变速区域的变速起始点位置为x3，变速终止点位置为x4，x3以及x4的单位均为mm：
所述的变速模型获得单元用于获得当前变速区域对应的车削变速模型，所述车削变速模型的输入为位置，单位为mm，所述车削变速模型的输出为进给速度，单位为mm/r；
所述的变速单元用于将所述的变速起始点位置x3或当前位置输入至当前变速区域对应的车削变速模型中，获得变速进给速度；
以所述的变速进给速度为当前车速，向变速终止点位置x4的方向前进Δx进行车削，Δx的单位为mm，获得当前位置。
7.如权利要求2所述的变进给速度的车削控制装置，其特征在于，所述的变速模型获得单元中获得当前变速区域对应的车削变速模型时，所述的车削变速模型为：
F＝mx+n 式I
其中F为进给速度，单位为mm/r，x为位置，单位为mm，m与n均为常数系数；
其中所述的常数系数利用[x3,F1]以及[x4,F2]拟合获得，其中F1为第一进给速度，单位为mm/r，F2为第二进给速度，单位为mm/r；
所述的第一进给速度F1以及第二进给速度F2采用以下方法获得：
当加工要求为不同的粗糙度加工时采用式II获得第一进给速度F1以及第二进给速度F2：
Figure FDA0002221529830000061
其中，Ra1为第一粗糙度，单位为μm，Ra2为第二粗糙度，单位为μm，Ra2>Ra1，R为刀具的刀尖圆角半径，单位为mm；
当加工要求为连续-断续加工时采用式III获得第一进给速度F1以及第二进给速度F2：
Figure FDA0002221529830000062
其中，Ra为连续加工区域的粗糙度，单位为μm，R为刀具的刀尖圆角半径，单位为mm；tmin为最小加工节拍，单位为min，Nave为平均转速，单位为r/min，
Figure FDA0002221529830000063
其中Vc为车刀的线速度，单位为m/min，其中x1为相邻的两个加工区域的加工起始点位置，x2为相邻两个加工区域的加工终止点位置，x1以及x2的单位均为mm。
8.如权利要求5所述的变进给速度的车削控制装置，其特征在于，所述的变速区域确定子模块中在相邻的两个加工区域的交接处确定变速区域，获得变速区域，其中相邻的两个加工区域的加工起始点位置为x1，相邻的两个加工区域的加工终止点位置为x2，x1以及x2的单位均为mm，具体包括：
当相邻的两个加工区域的加工起始点位置x1与加工终止点位置x2之间的距离大于100mm时，变速起始点位置x3与变速终止点位置x4之间的距离为0.3×|x1-x2|，变速起始点位置x3在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域的边界线上，变速终止点位置x4在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域内；
当相邻的两个加工区域的加工起始点位置x1与加工终止点位置x2之间的距离小于等于100mm时，变速起始点位置x3与变速终止点位置x4之间的距离为0.2×|x1-x2|，变速起始点位置x3在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域的边界线上，变速终止点位置x4在相邻的两个加工区域中粗糙度大或连续加工的一个加工区域内。
9.一种可控变进给加工车床，其特征在于，包括权利要求5-8任一项权利要求所述的变进给速度的车削控制装置。
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