[发明专利]一种基于模压高硅氧铣磨的切削参数与刀具参数匹配方法

说明书

本发明涉及一种基于模压高硅氧铣磨的切削参数与刀具参数匹配方法，步骤一，根据金刚石磨粒的粒度、浓度以及切削参数、刀具参数建立单颗金刚石磨粒的最大压入深度模型；步骤二，基于最大压入深度模型结合刀具参数，分别建立切削抗力和进给抗力的理论模型；步骤三，基于最大压入深度模型，建立切屑体积模型；步骤四，建立刀具的容屑空间模型；步骤五，通过比较刀具容屑空间模型和切屑体积模型，判定切削参数与刀具参数是否匹配，若匹配则确定切削参数和刀具参数；否则，调整刀具参数/切削参数，从步骤一开始执行，直至二者匹配。

技术领域

本发明涉及一种基于模压高硅氧铣磨的切削参数与刀具参数匹配优化算法，属于复合材料切削技术领域，主要用于金刚石磨粒刀具铣磨防热复合材料的力学仿真及刀具选用参数推荐，可有效提升材料去除率并降低因切削参数选用与刀具选用不匹配造成的加工效率低、刀具易堵塞、加工质量差等问题。

背景技术

模压高硅氧复合材料普遍采用金刚石磨粒刀具铣磨方式加工。金刚石磨粒刀具铣磨具有良好的经济性，但现有刀具易堵塞，切削参数与刀具参数不匹配，严重制约着产品加工效率的提高。造成金刚石磨粒刀具堵塞的直接原因是切屑体积大于刀具的容屑空间，大量切屑堆积在金刚石磨粒之间，造成刀具失效。切屑体积是由材料性能和切削参数共同决定的，在切削材料确定后，切屑大小主要受切削参数的影响。刀具的容屑空间是相邻磨粒之间的空间大小，由磨粒的粒度、浓度、出露高度共同决定。由此可以看出，造成金刚石磨粒刀具堵塞的根本原因是切削参数和刀具参数的不匹配。也就是说，提高金刚石磨粒刀具加工效率、刀具寿命和加工质量的核心，是探寻切削参数与刀具参数之间的关系，建立切削参数与刀具参数匹配优化算法，同时优化加工刀具及切削参数，实现模压高硅氧复合材料的高效高质加工。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于模压高硅氧铣磨的切削参数与刀具参数匹配优化方法，该切削参数与刀具参数匹配优化算法能够解决模压高硅氧复合材料在铣磨加工时的刀具参数与切削参数适配问题。

本发明解决技术的方案是：一种基于模压高硅氧铣磨的切削参数与刀具参数匹配方法，包含以下步骤：

步骤一，根据金刚石磨粒的粒度、浓度以及切削参数、刀具参数建立单颗金刚石磨粒的最大压入深度模型；

步骤二，基于最大压入深度模型结合刀具参数，分别建立切削抗力和进给抗力的理论模型；

步骤三，基于最大压入深度模型，建立切屑体积模型；

步骤四，建立刀具的容屑空间模型；

步骤五，通过比较刀具容屑空间模型和切屑体积模型，判定切削参数与刀具参数是否匹配，若匹配则确定切削参数和刀具参数；否则，调整刀具参数/切削参数，从步骤一开始执行，直至二者匹配。

优选的，步骤一中所述的最大压入深度模型表达式如下：

其中，a_e表示切削宽度，f_r表示进给速度，S_a代表金刚石磨粒的粒度，C_α表示金刚石磨粒浓度，D表示刀具直径，S表示主轴转速。

优选的，步骤二中所述的切削抗力和进给抗力理论模型如下：

F_x＝k₁·N_α·w²·σ_b