[发明专利]一种变切深调节装置及径向切削参数优化工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及微细加工领域，具体涉及一种变切深调节装置及径向切削参数优化工艺方法。

背景技术

近年来，数控机床与刀具制造技术的发展使得微细切削成为一种针对三维介观尺度零部件制造的有效手段，相对于其他微制造技术而言，微细切削具有加工效率高，制造成本低，可进行复杂微小三维型面的加工等诸多优势，因而，是一种极具潜力的使能技术，势必将在生物医疗、仪器仪表、航空航天、智能微型机器人等领域得到大量应用。然而，微细切削加工过程中所选用的切削用量多为微米甚至亚微米级，因而微细切削过程中切削参数的合理选择是至关重要，国际期刊《International Journal of Machine Tools and Manufacture》2005年45卷第4期“Effects of the friction coefficient on the minimum cutting thickness in micro cutting”一文中通过刀具的刃口半径和工件与刀具间的摩擦系数来确定最小切削厚度，并得到最小切屑厚度的近似表达式，由于所加工的零部件整体尺寸在10mm以下，特征尺寸在1mm以下，此时刀具刃口的几何尺寸及材料的晶粒尺寸对于加工过程的影响不容忽略，加工过程中常伴随着尺度效应的发生，由此产生的最小切削深度现象会对加工过程产生巨大影响，故最小切削厚度不能单纯依靠理论表达式，需要借助于试切实验，目前实验过程中的切深支撑装置大多采用普通夹具与卡具，不能方便的调节工件的装夹深度，这也给切削参数的选取与进一步优化带来不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种操作方便、提高效率的变切深调节装置及径向切削参数优化方法。通过优化径向切削参数，解决微细铣削加工过程中单位切削力及刀具寿命控制的问题；通过基于模糊逻辑方法得到不同的切削参数对单位切削力的影响，并确定微细铣削加工径向切削深度的优化工艺方法。

为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：

技术方案一：

一种变切深调节装置，包括设置于机床工作台上的测力仪、压板以及加工台，所述加工台通过压板设置在测力仪上；还包括立板、支撑盒、悬柱、紧定螺栓与支撑横板，所述立板垂直设置在加工台上方前部；所述支撑盒垂直设置在立板中部，所述悬柱设有燕尾槽以及刻度标注，所述悬柱设于支撑盒内部，并垂直于立板；所述支撑横板设有燕尾滑块，所述支撑横板垂直于立板设置在支撑盒内部，并通过燕尾滑块和燕尾槽的配合与悬柱构成滑动连接，所述支撑横板上端设有装夹槽，所述紧定螺栓穿过支撑盒与支撑横板相接触；所述支撑横板呈直角梯形，所述支撑横板上边线与水平线构成角度β，所述角度β的取值范围为3°～7°。所述紧定螺栓成对设置，并对称分布在所述支撑横板两侧。

技术方案二：

本发明的径向切削参数优化工艺方法步骤如下(利用所述的装置进行径向切削参数优化方法)：

①确定微细铣削单位切削力计算模型：

101将工件固定到装夹槽内，滑动支撑横板，通过紧定螺栓将支撑横板固定，读取悬柱上的初始加工刻度并记录；

102建立上一个切削周期中的铣刀轮廓与当前切削周期的铣刀轮廓坐标系，记录每次切削所去除的材料以及切削深度不断变化时的峰值，并定义为最大未切削深度，记作h_max，确定最大未切削深度与每齿进给量f_z、径向切削深度a_e、刀具半径r_tool之间的关系：

103利用测力仪(1)采集的切削力峰值F_max，得出单位面积的切削力k_c，即微细铣削单位切削力计算模型达式：

其中a_p代表切削过程中的轴向切削深度；

②保持轴向切削深度不变，调节滑动支撑横板进而改变径向切削深度值，得到不同的切削参数下的单位切削力，得到单位切削力与切削用量之间的关系并记录：

201将切削加工进行分组，使切削加工高度等于轴向切削深度a_p、径向切削深度从0到0.1mm递增；

202切削过程中用测力仪实时记录切削力数据，用于切削力峰值的获取及单位切削力的计算；③基于记录的数据，运用模糊逻辑的方法进行切削参数优化：