[发明专利]一种高压冷却下切削高温合金切削力预测模型的优化方法

摘要

一种高压冷却下切削高温合金切削力预测模型的优化方法，属于金属切削加工领域。选取vc、f、ap范围，在高压冷却下切削高温合金试验基础上采集不同切削力Fx、Fy、Fz信号；基于所述的单因素试验和正交试验，构建切削力预测模型；基于所述的切削力预测模型和残差诊断方法，求取残差；根据采集的切削力数据的统计特性，计算标准差；根据切削环境和残差变化率设置阈值对切削力异常值进行判断和剔除，阈值大小为0.1。本发明基于残差诊断分析，从模型参数空间的全局最优出发，考虑振动和冲击等因素造成的切削环境复杂性，有效剔除切削力异常值并相应地减小误差，满足试验值与优化值最佳拟合度且在试验范围内进行验证保证预测准确性。

主权项

一种高压冷却下切削高温合金切削力预测模型的优化方法，其特征在于：所述的优化方法包括如下步骤：步骤一：合理选取vc、f、ap范围，在高压冷却下切削高温合金试验基础上采集不同切削力Fx、Fy、Fz信号；所述的切削力Fx、Fy、Fz分别为进给抗力、切深抗力、主切削力；其中，所述的vc、f、ap分别为切削速度、进给量、切削深度，参考高速切削加工技术和难加工材料切削特点，选取范围须满足下述关系：70≤vc≤1900.05≤f≤0.250.05≤ap≤0.25]]>所述的高压冷却下切削高温合金试验包括单因素试验和正交试验两部分(所述的单因素试验探究PCBN刀具倒棱对切削力影响状况，了解其作用显著范围，在此基础上优选最佳倒棱宽度、角度，进行多因素多水平的正交试验)，所述的单因素试验和正交试验中vc、f、ap分别满足下述关系：其中，vi为vc的具体取值情况，vi+1与vi关系用上式表示，N*为正整数，fi+1与f关系、ai+1与ap关系同理，vc、f、ap单位分别是m/min、mm、mm/r；所述的进给抗力Fx、切深抗力Fy、主切削力Fz与切削力F关系满足以下条件：F=Fx2+Fy2+Fz2]]>步骤二：基于所述的单因素试验和正交试验，构建切削力预测模型；所述的切削力F预测模型通过回归分析遴选最优组合共同来预测或估计切削力，满足以下条件：F=CFvcxFapyFfzF]]>其中，CF表示加工系数，其取值取决于加工条件；vc表示切削速度，m/min；ap表示切削深度，mm；f表示进给量mm/r；xF、yF、zF分别表示切削速度、进给量、切削深度的指数；所述的试验获取的切削力F(F1，F2，…F16)具体表现形式满足以下条件：y1=b0+b1x0101+b2x0201+b3x0301y2=b0+b1x0102+b2x0200+b3x0302...y8=b0+b1x0108+b2x0208+b3x0308...y16=b0+b1x0116+b2x0216+b3x0316]]>其中，y＝lgF，y包括y1～y16；x1＝lgvc，x1包括x0101～x0116，x2＝lgap，x2包括x0201～x0216；x3＝lgf，x3包括x0301～x0316；b0＝lgCp；b1＝xF；b2＝yF；b3＝zF；步骤三：基于所述的切削力预测模型和残差诊断方法，求取残差；所述残差ei满足如下关系式：其中，yi表示所述正交试验采集到的切削力数据，且i∈[1,16]，表示切削力预测模型的优化值，步骤四：根据采集的切削力数据的统计特性，计算标准差；所述的第i个残差的标准差计算公式为：其中，hii表示第i个切削力观测值的杠杆率，n为所述正交试验样本容量，yi为正交试验第i个观测点切削力数据，为所有切削力观测值平均值，表示切削力预测模型的回归标准差；是第i个残差的标准差；步骤五：根据切削环境和残差变化率设置阈值对切削力异常值进行判断和剔除，所述的阈值大小为0.1。