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申请/专利权人：哈尔滨工程大学

摘要：为克服现有切削功率预测方法难以准确预测摆线铣削中瞬时切削功率的不足，本发明提出一种摆线铣削中的瞬时切削功率预测方法。本发明首先给出了单位切削功的计算方法，并提出给定刀具‑工件对及切削参数下单位切削功的标定方法；然后基于实验得到不同径向切深时的单位切削功，建立单位切削功与径向切深的函数关系，进而提出摆线铣削中单位切削功随时间的变化函数；接着通过对摆线铣削中瞬时未变形切屑的几何分析，求得瞬时材料去除率；最后利用瞬时切削功率与单位切削功和瞬时材料去除率间的函数关系，结合求得的瞬时材料去除率和单位切削功，推导出摆线铣削瞬时切削功率的计算公式。本发明克服了传统经验公式法在预测瞬时切削功率时精度差的不足。

主权项：1.一种摆线铣削中的瞬时切削功率预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立铣削中单位切削功SCE的计算公式；步骤2：在给定刀具-工件对及切削参数下开展切削实验，标定出不同径向切深aei下的单位切削功SCEi；步骤2.1去除待切削毛坯表面的氧化层；步骤2.2设计并开展切削实验，获取一次切削的平均材料去除率MRR：MRR＝Volit其中，t为一次切削实验消耗的时间，Voli为一次切削实验中去除的材料体积；步骤2.3获取铣削实验过程中的实时主轴扭矩Tc或实时切削力Fc；步骤2.4计算当前给定的切削条件下，切削平稳的时间段t∈[t1,t2]内消耗的能量EciJ： 或 其中，t1表示起始时间，t2表示结束时间，Tcti、Fcti和Eci分别表示当径向切深ae＝aei时采集得到的瞬时主轴扭矩、沿Vc方向的瞬时切削力和消耗的能量；步骤2.5计算当前给定的切削条件下，切削平稳的时间段t∈[t1,t2]内切削金属所消耗的净能量Ec0： 或 步骤2.6结合步骤1建立的铣削中单位切削功SCE的计算公式、步骤2.2得到的一次切削的平均材料去除率MRR、步骤2.4中得到的能量EciJ和步骤2.5得到的能量Ec0，换算得到在给定的切削条件及径向切深aei下，标定的单位切削功SCEi： 步骤3：基于步骤2得到的单位切削功SCEi的标定数据，求解单位切削功SCEi与径向切深aei间的函数关系；步骤3.1剔除无效的单位切削功标定数据；步骤3.2基于剔除后剩余的单位切削功标定数据，判断单位切削功与径向切深是否存在关联：若单位切削功数据波动浮动在±5％以内，认为单位切削功与径向切深无关，则SCE＝SCE'，函数关系为否则，认为单位切削功与径向切深有关，则采用b次多项式拟合SCE和ae之间的关系，函数关系为步骤4：求解铣削实验中任意瞬时的径向切深，代入步骤3得到的函数关系中，获取摆线铣削中单位切削功随切削时间的变化规律；步骤4.1利用下式求得摆线铣削中任意瞬时的径向切深ae：ae＝x0-x2·sinθ-y0-y2·cosθ+R其中，x2,y2为切入点坐标，由求得；x0,y0为刀心点坐标，由求得，θ∈[0,π+arcsinc2R+r]，θ'∈[0,2π]；步骤4.2将步骤4.1求得的任意瞬时的径向切深ae代入步骤3得到的函数关系中，即可得到摆线铣削中单位切削功随切削时间变换的函数；步骤5：计算实际待预测的摆线铣削中的瞬时材料去除率Mt；步骤6：用步骤5得到的瞬时材料去除率Mt乘以步骤4得到的单位切削功随切削时间变换的函数，得到实际待预测的摆线铣削中的瞬时切削功率预测值。

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