[发明专利]基于单位切削能系数计算车削功率的方法

说明书

本发明公开了一种基于单位切削能系数计算车削功率的方法，车削功率P为P＝P_c+P_f+P_p，P_c为主切削运动方向的功率，P_c＝SCE_cZ_w，SCE_c为主切削运动方向的单位切削能系数；P_f为进给运动方向的功率，P_f＝SCE_fZ_w，SCE_f为进给运动方向切削刀具去除单位体积工件材料所需的能量；P_p为切深运动方向的功率，P_p＝SCE_pZ_w，SCE_p为切深运动方向切削刀具去除单位体积工件材料所需的能量；Z_w为单位时间内工件材料的去除率，Z_w＝πnfa_p(d_m+a_p)，n为车床切削时主轴转速(r/s)，f为车床切削时的进给量，a_p为车床切削时的切削深度，d_m为车床切削后工件材料的直径。本发明可以更好地预测切削功率，设计机床零部件，优选工艺参数，与实际符合率高。

技术领域

本发明属于金属切削加工技术领域，具体来说涉及一种基于单位切削能系数计算车削功率的方法。

背景技术

机械零部件和工作的电机相连会使零部件运动或者产生变形，消耗电能转化为机械能(动能或者势能)。金属切削加工利用电动机带动工件(刀具)运动并和刀具(工件)做相对运动来达到去除工件材料的目的。车削、铣削、钻削等都是利用工件和刀具做相对运动来达到去除材料的目的。通常材料越软，刀具越锋利，切削参数越大，去除同样体积的材料所消耗的能量越小。切削功率是单位时间内所消耗的切削能量。切削功率是进行机床结构件设计、机床电机选择的重要依据。

基于运动学的知识认为车削过程中车刀和工件在主运动方向和进给运动方向有相对运动，车削功率计算方法认为车床的切削能耗主要消耗在主运动方向和进给运动方向，如式所示P＝(F_cv_c+F_fnf/1000)×10^-3kW，式中的F_c是主切削速度，v_c是主切削速度，F_f是主切削速度，n是工件每秒钟的转速，f是刀具相对工件转动的进给量。金属切削过程是一个高速高压的过程，切削刀具通过和工件接触后做相对运动，以超过材料屈服强度的高压力高速度动态地去除材料，达到加工要求的标准。在车削过程为了便于辨析切削力，主要将车削力分解为如图1所示的主运动方向切削力、进给运动方向切削力和切深运动方向切削力。根据力学知识可知在切削力作用方向就会有能耗，也会有功率的消耗。传统的车削功率计算忽略了切深运动方向的功率，对进给运动方向的功率也采用运动学方法计算显然不能准确预估切削功率，准确计算车削功率是一道亟需解决的难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于单位切削能系数计算车削功率的方法，该方法根据车削过程的运动将功分为三个方向：主切削运动方向、进给运动方向和切深运动方向。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种基于单位切削能系数计算车削功率的方法，车削功率P为P＝P_c+P_f+P_p，其中，

所述P_c为主切削运动方向的功率，P_c＝SCE_cZ_w，所述SCE_c为主切削运动方向的单位切削能系数；