数控车床切削仿真的研究(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表时间:2007-07-03 人气:1

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　　3.切削力、切削功率仿真
　　（1）切削力仿真在切削力仿真的过程中，主要是应用切削力的经验公式。经验公式主要可分为两类：一类是指数公式，另一类是按照单位切削力进行计算。在金属切削中，用指数公式计算切削力得到了广泛的应用。常用的指数形式的经验公式如下：

　　式中： Fx为切削力，Fy为背向力，Fz为进给力。Cyx、Cyy、Cyz决定于被加工金属和切削条件的系数。Kyx、Kyy、Kyz分别为当实际加工条件与所求得经验公式不符合时，各种因素对切削力的修正系数的积。

　　切削螺纹时背吃刀量需遵循递减原则，即后一刀背吃刀量需小于前一刀，切削力计算公式为：

　　其中，t1为螺距，N为走刀的次数。
　　（2）切削功率仿真
　　切削功率主要是Fx和Fz消耗的功率，Fy方向并没有位移，所以不消耗功率。
切削功率

　　nu是工件的转速。
　　在切削过程当中，根据预先选择的工件材料、刀具材料、刀具几何参数，通过NC代码，程序自动查询主轴转速、刀具的切削用量、进给速度及数据库中对应的系数和指数，并代入切削力、切削功率经验公式中，在刀具切削工件的同时，同步演示切削力、切削功率情况。
　　4.模拟切削加工实例
　　以硬质合金刀具加工强度为0.65GMPa结构钢工件为例，工件的长度为300mm，直径为81mm，车刀的几何角度分别为：主偏角，前角，刃倾角。经过粗加工和精加工并最终获得如下工件（图5），切削力和切削功率示意图分别见图6 和图7。

　　在模拟切削过程中，在切削同时，程序自动从数据库中查找各相关系数并代入公式，参数通过NC代码中刀具的切入点、主轴转速及进给速度来获得。在模拟切削的过程当中，系统界面良好，使用方便，通过平移、缩放、旋转等功能，可以清楚的看到加工的过程，起到了良好的演示加工作用。切削力和切削功率曲线始终与加工过程同步，通过右上角的数字可以清楚的看到当前的受力和功率情况。这样，就可以在保证质量的前提下，通过对切削力和切削功率曲线的研究来获得高生产率和低加工成本的切削用量。
　　5.结论
　　数控车床切削仿真系统的研究，主要实现了以下几个功能：
　　（1）验证了NC代码的合理性，对加工过程中可能出现的干涉、过切、碰撞等情况进行了检验，减小了数控机床的试切风险；
　　（2）初步建立了关于一些刀具和工件材料的数据库，能够模仿切削加工过程中的各种状态并实时显示各种切削参数。
　　（3）在对切削力、切削功率进行分析的基础上，可以根据生产实际需要从经济角度、生产效率等方面对切削参数进行优化和设计，达到最佳车削加工过程的目的。