CN113635137B - 一种确定切削深度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种确定切削深度的方法。按下述步骤进行：S1.对具有一定机械特性的切削材料进行切削检测，记录每次切削的切削深度A和对应的切削表面的应力层深度B；S2.基于S1采集的切削深度A和应力层深度B，构建所述切削材料的、以加工过程为横轴X、加工余量为纵轴Y的切削影响曲线；S3.基于切削影响曲线和总加工余量C确定由所述切削材料构成的零件的切削次数，并确保每一次切削时切削深度A和应力层深度B之和小于或等于前一次切削后的剩余加工余量。本发明在保证工件表面完整性及低应力水平的情况下，实现加工效率最大化。
Description
技术领域
本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种确定切削深度的方法。
背景技术
在材料切削加工中，切削加工三要素为：进给速度、切削速度和切削深度。其中切削深度对零件的应力变形和内在质量影响最大。然而当前还没有一种关于切削深度的评估方法，导致机械加工时可能会出现如下缺陷：
1、工件的表面完整性受损，在工件表面出现微裂纹，零件进行磁粉检测时零件表面发现磁痕，该缺陷偶有发生，零件报废。
2、工件加工完成后拆卸掉夹具后，零件变形严重，这种缺陷主要发生在预拉伸铝板数控加工件，偶有发生，概率约1％，零件报废。
3、工件应力层较深，在随后的热处理过程中出现严重变形，该缺陷时有发生，提升零件的校正及后续加工难度，严重影响生产效率。
发明内容
本发明的目的是：提供了一种确定切削深度的方法。本发明在保证工件表面完整性及低应力水平的情况下，实现加工效率最大化。
本发明的技术方案是：一种确定切削深度的方法，按下述步骤进行：
S1.对具有一定机械特性的切削材料进行切削检测，记录每次切削的切削深度A和对应的切削表面的应力层深度B；
S2.基于S1采集的切削深度A和应力层深度B，构建所述切削材料的、以加工过程为横轴X、加工余量为纵轴Y的切削影响曲线；
S3.基于切削影响曲线和总加工余量C确定由所述切削材料构成的零件的切削次数，并确保每一次切削时切削深度A和应力层深度B之和小于或等于前一次切削后的剩余加工余量。
前述的确定切削深度的方法的使用方法的S2中，所述的切削影响曲线为：X＝T/Y；
其中，横轴X表示加工过程；
纵轴Y表示加工余量，
T为常数，与总加工余量C单位相同，其作用是让切削过程在横轴X上以适当间距顺序排布，T越大，曲线上的点在X轴坐标上越靠右。
前述的确定切削深度的方法的使用方法的S2中，切削影响曲线的两个临近的切削深度之间的数据用插入法近似处理。
前述的确定切削深度的方法的使用方法的S2中，切削影响曲线还能采用描点法做出。
前述的确定切削深度的方法的使用方法的S3中，最后一次切削后的剩余加工余量大于0。
前述的确定切削深度的方法的使用方法的S3中，最后一次切削后的剩余加工余量采用低应力加工方法去除。
前述的确定切削深度的方法的使用方法中，所述的低应力加工方法为磨削加工。
前述的确定切削深度的方法的使用方法中，所述的低应力加工方法为电蚀加工。
本发明的优点是：
1、采用本发明确定每次切削时的切削深度，使得切削加工不会影响到最终的零件本体，完全不会损伤零件表面完整性。
2、本发明能够确保零件表面处于可接受的应力水平，应力小，应力层浅，拆卸掉夹具后零件无变形。
3、本发明能够确保零件表面处于可接受的应力水平，应力小，应力层浅，在切削后进行热处理时，浅表层低应力极易释放，因为应力释放能量小所以零件变形极小。
4、本发明在保证零件质量的前提下，量化了切削加工效率的极限，对确保加工质量下的切削效率的提高具有重要意义。
5、本发明的放法能够轻易植入编程管理程序，进而可以实现切削余量(加工余量)的智能选择，实现逆向自动编程。
6、本发明即保证了机加零件的尺寸，也保证了机加零件的表面质量，更保证了机加零件的内在质量。
7、本发明是特殊过程控制理念与机加技术相融合的产物，与传统的机加参数评估方法具有本质的区别。
综上所述，本发明在保证工件表面完整性及低应力水平的情况下，实现加工效率最大化。
附图说明
图1、本发明的切削影响曲线；
图2、本发明的切削效率最大示意图；
图3、本发明的正常应用示意图；
图4、实施例2的切削影响曲线；
图5、实施例3的切削影响曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1。一种确定切削深度的方法，按下述步骤进行：
S1.对具有一定机械特性(即具有一定的硬度和强度)的切削材料进行切削检测，记录每次切削的切削深度A和对应的切削表面的应力层深度B；
S2.基于S1采集的切削深度A和应力层深度B，构建所述切削材料的、以加工过程为横轴X、加工余量为纵轴Y的切削影响曲线，参见图1；
S3.基于切削影响曲线和总加工余量C确定由所述切削材料构成的零件的切削次数，并确保每一次切削时切削深度A和应力层深度B之和小于或等于前一次切削后的剩余加工余量，参见图2和图3；
前述的切削影响曲线为：X＝T/Y；
其中，横轴X表示加工过程；
纵轴Y表示加工余量，
T为常数，与总加工余量C单位相同，其作用是让切削过程在横轴X上以适当间距顺序排布，T越大，曲线上的点在X轴坐标上越靠右。
前述的S2中，切削影响曲线的两个临近的切削深度之间的数据用插入法近似处理。由于切削检测不可能进行无穷多组数据的检测，因此可以按照一定的切削深度差值做切削检测，两个临近的切削深度之间的数据用插入法近似处理。
前述的S2中，切削影响曲线还能采用描点法做出。
前述的S3中，最后一次切削后的剩余加工余量大于0。等于0时切削加工过程效率最高，但会一定程度影响成品加工质量；因此在具体实施中如果要使最终零件上的应力层深度B为零，则需要无穷多次的切削，所以在实际中，应指定一个可接受的应力层深度B，或留一定的余量，并且在最后的一到二次切削时形成，以得到低应力水平的应力层；切削加工后再选择磨削、电蚀或其它低应力加工方式去除余量，最终达到零件尺寸。
实施例2。以45钢为例，对本发明进行进一步阐述：
45号钢，硬度40-45HRC，进行多组切削试验，数据处理如表1所示；
表1
| B | C＝A+B | A | |
| 2.6 | 1.5 | 3.5 | 2 |
| 3.5 | 1.05 | 2.55 | 1.5 |
| 5.6 | 0.6 | 1.6 | 1 |
| 6.9 | 0.5 | 1.3 | 0.8 |
| 10.0 | 0.3 | 0.9 | 0.6 |
| 15.0 | 0.2 | 0.6 | 0.4 |
| 25.7 | 0.15 | 0.35 | 0.2 |
取T＝3时，做出切削影响曲线如图4所示。然后按照“切削深度选择时确保切削深度A和应力层的深度B之和小于等于前一次切削后的剩余加工余量”的原则就可以确定切削深度。如总加工余量为3，那么可以A1＝1.5，A2＝0.8，A3＝0.4，A4＝0.2，最后的余量0.1采用磨削、电蚀或其它低应力加工方式去除，最终达到零件尺寸。
实施例3。以5A06号防锈铝为例，对本发明进行进一步阐述：
5A06号防锈铝，退火状态，进行多组切削试验，数据处理如表2所示；
表2
| B | C＝A+B | A | |
| 2.6 | 1.5 | 3.5 | 2 |
| 3.5 | 1.05 | 2.55 | 1.5 |
| 5.6 | 0.6 | 1.6 | 1 |
| 6.9 | 0.5 | 1.3 | 0.8 |
| 10.0 | 0.3 | 0.9 | 0.6 |
| 15.0 | 0.2 | 0.6 | 0.4 |
| 25.7 | 0.15 | 0.35 | 0.2 |
取T＝9时，做出切削影响曲线如图5所示。然后按照“切削深度选择时确保切削深度A和应力层的深度B之和小于等于前一次切削后的剩余加工余量”的原则就可以确定切削深度。如总加工余量为4，那么可以A1＝2，A2＝1，A3＝0.6，A4＝0.2，A5＝0.1，最后的余量0.1采用磨削、电蚀或其它低应力加工方式去除，最终达到零件尺寸。
Claims (7)
1.一种确定切削深度的方法，其特征在于，按下述步骤进行：
S1.对具有一定机械特性的切削材料进行切削检测，记录每次切削的切削深度A和对应的切削表面的应力层深度B；
S2.基于S1采集的切削深度A和应力层深度B，构建所述切削材料的、以加工过程为横轴X、加工余量为纵轴Y的切削影响曲线；
S3.基于切削影响曲线和总加工余量C确定由所述切削材料构成的零件的切削次数，并确保每一次切削时切削深度A和应力层深度B之和小于或等于前一次切削后的剩余加工余量；
S2中，所述的切削影响曲线为：X＝T/Y；
其中，横轴X表示加工过程；
纵轴Y表示加工余量，
T为常数，与总加工余量C单位相同，其作用是让切削过程在横轴X上以适当间距顺序排布，T越大，曲线上的点在X轴坐标上越靠右。
2.根据权利要求1所述的确定切削深度的方法，其特征在于，S2中，切削影响曲线的两个临近的切削深度之间的数据用插入法近似处理。
3.根据权利要求1所述的确定切削深度的方法，其特征在于，S2中，切削影响曲线还能采用描点法做出。
4.根据权利要求1所述的确定切削深度的方法，其特征在于，S3中，最后一次切削后的剩余加工余量大于0。
5.根据权利要求4所述的确定切削深度的方法，其特征在于，S3中，最后一次切削后的剩余加工余量采用低应力加工方法去除。
6.根据权利要求5所述的确定切削深度的方法，其特征在于，所述的低应力加工方法为磨削加工。
7.根据权利要求5所述的确定切削深度的方法，其特征在于，所述的低应力加工方法为电蚀加工。
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