变切削速率过程材料切削功率及能耗的获取和节能控制方法

摘要

本发明公开了一种变切削速率过程材料切削功率及能耗的获取和节能控制方法，包括：步骤1，获取切削要素的取值组合，针对每种取值组合，并实时采集机床的空走刀功率及切削功率；步骤2，根据空走刀功率以及该子区间的切削功率获取子区间的材料切削功率；步骤3，将材料切削功率以及对应的切削要素的取值代入子区间平均切削功率计算公式并进行拟合；步骤4，根据各个切削要素关于时间的函数，得到变切削速率过程的材料切削功率及能耗计算公式；步骤5，计算得到变切削速率过程的材料切削功率峰值和能耗值，选择最佳变切削速率过程进行切削。本发明方法操作简单，对功率和能耗的预测准确性高，便于推广至其他类型的机床、工件材料和刀具的组合。

主权项

1.一种变切削速率过程材料切削功率及能耗的获取和节能控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，获取切削要素的取值组合，针对每种取值组合，先进行空走刀并实时采集机床的空走刀功率，再按照相同的切削要素取值组合进行切削，将该取值组合对应的变切削速率过程分为等时间间距的若干子区间，并实时采集各个子区间机床的切削功率；步骤2，对于每个子区间，根据空走刀功率以及该子区间的切削功率获取该子区间的材料切削功率；步骤3，将所有子区间材料切削功率以及对应的切削要素的取值代入公式：$\overline{P_{\mathrm{Mcut}\_\mathrm{ij}}}=\lambda ·{\overline{v_{\mathrm{cij}}}}^{\alpha }·{\overline{f_{\mathrm{ij}}}}^{\beta }·{\overline{a_{\mathrm{pij}}}}^{\gamma };$将所得到的所有计算公式进行曲线拟合，得到λ、α、β以及γ取值；其中，对于第i组取值组合所对应的变切削速率过程中第j个子区间，表示该子区间的平均材料切削功率，该子区间的平均切削速度该子区间的平均进给量以及该子区间的平均切削深度为切削要素取值；步骤4，根据各个切削要素关于时间的函数，得到变切削速率过程的材料切削功率计算公式：P_Mcut(t)=λ·v_c(t)^α·f(t)^β·a_p(t)^γ，进一步得到变切削速率过程的能耗计算公式：$E_{\mathrm{Mcut}}={\int }_0^t\lambda ·v_c{\left(t\right)}^{\alpha }·f{\left(t\right)}^{\beta }·a_p{\left(t\right)}^{\gamma }\mathrm{dt};$步骤5，根据变切削速率过程的材料切削功率计算公式及能耗计算公式，对于实现相同切削目标且可行的不同变切削速率过程，计算得到对应的材料切削功率峰值和能耗值，选择使材料切削功率峰值在预设的功率值上限之内且能耗最小的变切削速率过程进行切削，实现变切削速率过程的节能控制。