[发明专利]进给速度优化方法

说明书

本发明提供了一种进给速度优化方法，包括：标定主轴切削功率与材料去除量之间的关系，其中，主轴切削功率与材料去除量之间的关系与进给速度有关；以及基于主轴切削功率与材料去除量之间的关系优化进给速度。

技术领域

本发明总体上涉及数控加工技术领域，更具体地涉及一种进给速 度优化方法及实现这种方法的相应装置，例如可以用于铣削加工中。

背景技术

在数控铣削加工过程中，主轴电数据的获取比较容易，而获得切 削力或者振动等信号则需要另外外接力传感器。力传感器的价格比较 昂贵，不适合工程上使用。铣削的切削功率在一定程度上可以反映刀 具的切向力的大小，而在铣削过程中，大部分时候切向力占据主导地 位，因而可以用主轴切削功率反映切削力的大小。通过主轴切削功率 来指导合理选择切削参数对提高生产效率、加工精度、降低刀具负载、 减少生产成本有非常重要的意义。

众所周知，在大批量生产过程中，可以通过调节进给速度F来提 升加工效率。但是，如果在某些切削量大的位置，进给速度F过高， 可能会导致刀具破损甚至断刀等情况，而在某些切削量小的位置，进 给速度F过小，又会导致发挥不了主轴电机的优势，导致效率低下。 这就需要根据切削位置的材料去除量的不同，对进给速度F进行不同 的调整。也就是说，在材料去除量大的位置，将进给速度F适当调小， 减小切削力，降低刀具负载；而在材料去除量小的位置，将进给速度 F适当提高，发挥主轴电机优势，提升加工效率。但是，目前通过物 理模型或CAD/CAM软件确定工件(也称为零件)各个位置的材料去 除量或材料去除率(这里的材料去除率为单位时间内的材料去除量) 又是一件比较复杂耗时的事情。例如，论文文献(李初晔,王海涛,王 增新.铣削加工过程中的材料去除率计算[J].工具技 术,2016,(01):55-60.)中对材料去除率计算提出了几何理论解、近似积 分解、精确积分解、简易计算4种计算材料去除率的方法，但是这些 方法要么费时费力，要么误差较大，难以用于实际加工。

公开号为CN104636597A的中国发明专利申请提出了一种基于材 料去除率的通用数控车床满扭矩切削检验和评价方法。该方法包括： 试切；由试切参数和试切测得的主轴功率拟合得到功率与材料去除率 的关系式；计算满功率对应的材料去除率；依据最大的材料去除率合 理选择切削参数。但是该专利提出的在车削过程中用线性关系拟合主 轴功率与材料去除率在铣削加工过程中并不适用，因为误差较大，也 没考虑进给速度对主轴切削功率的影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种可以适用于铣削加工的进 给速度优化机制。该机制通过加工预先设计的参考工件来标定主轴切 削功率与材料去除量之间的关系，进而利用该关系来优化进给速度。

根据本发明的第一方面，提供了一种进给速度优化方法。该方法 包括：标定主轴切削功率与材料去除量之间的关系，其中，主轴切削 功率与材料去除量之间的关系与进给速度有关；以及基于主轴切削功 率与材料去除量之间的关系优化进给速度。

在一个实施例中，基于主轴切削功率与材料去除量之间的关系优 化进给速度包括：如果第一预定切削位置处的主轴切削功率大于预定 功率目标值，则减小进给速度。

在一个实施例中，基于主轴切削功率与材料去除量之间的关系优 化进给速度包括：如果第一预定切削位置处的主轴切削功率小于预定 功率目标值，则增大进给速度。

在一个实施例中，标定主轴切削功率与材料去除量之间的关系包 括：以N个不同预定进给速度中的每个预定进给速度分别运行用于加 工预定参考工件的G代码一次，其中N为正整数；从G代码的运行 过程数据中获得N组关于一个或多个切削位置的主轴切削功率和材料 去除量的数据；以及根据所获得的N组关于一个或多个切削位置的主 轴切削功率和材料去除量的数据标定主轴切削功率与材料去除量之间 的关系。