一种确定切削深度的方法
阅读说明：本技术 一种确定切削深度的方法 (Method for determining cutting depth ) 是由 王宝龙 张瑜 李智勇 沈国喜 周晶晶 巢昺轩 应俊龙 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种确定切削深度的方法。按下述步骤进行：S1.对具有一定机械特性的切削材料进行切削检测,记录每次切削的切削深度A和对应的切削表面的应力层深度B；S2.基于S1采集的切削深度A和应力层深度B,构建所述切削材料的、以加工过程为横轴X、加工余量为纵轴Y的切削影响曲线；S3.基于切削影响曲线和总加工余量C确定由所述切削材料构成的零件的切削次数,并确保每一次切削时切削深度A和应力层深度B之和小于或等于前一次切削后的剩余加工余量。本发明在保证工件表面完整性及低应力水平的情况下,实现加工效率最大化。(The invention discloses a method for determining cutting depth. The method comprises the following steps: s1, cutting detection is carried out on a cutting material with certain mechanical characteristics, and the cutting depth A of each cutting and the stress layer depth B of the corresponding cutting surface are recorded; s2, constructing a cutting influence curve of the cutting material, which takes the machining process as a horizontal axis X and the machining allowance as a vertical axis Y, based on the cutting depth A and the stress layer depth B acquired in S1; and S3, determining the cutting times of the part made of the cutting material based on the cutting influence curve and the total machining allowance C, and ensuring that the sum of the cutting depth A and the stress layer depth B in each cutting is less than or equal to the residual machining allowance after the previous cutting. The invention realizes the maximization of the processing efficiency under the condition of ensuring the surface integrity and the low stress level of the workpiece.)
技术领域
本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种确定切削深度的方法。
背景技术
在材料切削加工中，切削加工三要素为：进给速度、切削速度和切削深度。其中切削深度对零件的应力变形和内在质量影响最大。然而当前还没有一种关于切削深度的评估方法，导致机械加工时可能会出现如下缺陷：
1、工件的表面完整性受损，在工件表面出现微裂纹，零件进行磁粉检测时零件表面发现磁痕，该缺陷偶有发生，零件报废。
2、工件加工完成后拆卸掉夹具后，零件变形严重，这种缺陷主要发生在预拉伸铝板数控加工件，偶有发生，概率约1％，零件报废。
3、工件应力层较深，在随后的热处理过程中出现严重变形，该缺陷时有发生，提升零件的校正及后续加工难度，严重影响生产效率。
发明内容
本发明的目的是：提供了一种确定切削深度的方法。本发明在保证工件表面完整性及低应力水平的情况下，实现加工效率最大化。
本发明的技术方案是：一种确定切削深度的方法，按下述步骤进行：
S1.对具有一定机械特性的切削材料进行切削检测，记录每次切削的切削深度A和对应的切削表面的应力层深度B；
S2.基于S1采集的切削深度A和应力层深度B，构建所述切削材料的、以加工过程为横轴X、加工余量为纵轴Y的切削影响曲线；
S3.基于切削影响曲线和总加工余量C确定由所述切削材料构成的零件的切削次数，并确保每一次切削时切削深度A和应力层深度B之和小于或等于前一次切削后的剩余加工余量。
前述的确定切削深度的方法的使用方法的S2中，所述的切削影响曲线为：X＝T/Y；
其中，横轴X表示加工过程；
纵轴Y表示加工余量，
T为常数，与总加工余量C单位相同，其作用是让切削过程在横轴X上以适当间距顺序排布，T越大，曲线上的点在X轴坐标上越靠右。
前述的确定切削深度的方法的使用方法的S2中，切削影响曲线的两个临近的切削深度之间的数据用插入法近似处理。
前述的确定切削深度的方法的使用方法的S2中，切削影响曲线还能采用描点法做出。
前述的确定切削深度的方法的使用方法的S3中，最后一次切削后的剩余加工余量大于0。
前述的确定切削深度的方法的使用方法的S3中，最后一次切削后的剩余加工余量采用低应力加工方法去除。
前述的确定切削深度的方法的使用方法中，所述的低应力加工方法为磨削加工。
前述的确定切削深度的方法的使用方法中，所述的低应力加工方法为电蚀加工。
本发明的优点是：
1、采用本发明确定每次切削时的切削深度，使得切削加工不会影响到最终的零件本体，完全不会损伤零件表面完整性。
2、本发明能够确保零件表面处于可接受的应力水平，应力小，应力层浅，拆卸掉夹具后零件无变形。
3、本发明能够确保零件表面处于可接受的应力水平，应力小，应力层浅，在切削后进行热处理时，浅表层低应力极易释放，因为应力释放能量小所以零件变形极小。
4、本发明在保证零件质量的前提下，量化了切削加工效率的极限，对确保加工质量下的切削效率的提高具有重要意义。
5、本发明的放法能够轻易植入编程管理程序，进而可以实现切削余量(加工余量)的智能选择，实现逆向自动编程。
6、本发明即保证了机加零件的尺寸，也保证了机加零件的表面质量，更保证了机加零件的内在质量。
7、本发明是特殊过程控制理念与机加技术相融合的产物，与传统的机加参数评估方法具有本质的区别。
综上所述，本发明在保证工件表面完整性及低应力水平的情况下，实现加工效率最大化。
附图说明
图1、本发明的切削影响曲线；
图2、本发明的切削效率最大示意图；
图3、本发明的正常应用示意图；
图4、实施例2的切削影响曲线；
图5、实施例3的切削影响曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1。一种确定切削深度的方法，按下述步骤进行：
S1.对具有一定机械特性(即具有一定的硬度和强度)的切削材料进行切削检测，记录每次切削的切削深度A和对应的切削表面的应力层深度B；
S2.基于S1采集的切削深度A和应力层深度B，构建所述切削材料的、以加工过程为横轴X、加工余量为纵轴Y的切削影响曲线，参见图1；
S3.基于切削影响曲线和总加工余量C确定由所述切削材料构成的零件的切削次数，并确保每一次切削时切削深度A和应力层深度B之和小于或等于前一次切削后的剩余加工余量，参见图2和图3；
前述的切削影响曲线为：X＝T/Y；
其中，横轴X表示加工过程；
纵轴Y表示加工余量，
T为常数，与总加工余量C单位相同，其作用是让切削过程在横轴X上以适当间距顺序排布，T越大，曲线上的点在X轴坐标上越靠右。
前述的S2中，切削影响曲线的两个临近的切削深度之间的数据用插入法近似处理。由于切削检测不可能进行无穷多组数据的检测，因此可以按照一定的切削深度差值做切削检测，两个临近的切削深度之间的数据用插入法近似处理。
前述的S2中，切削影响曲线还能采用描点法做出。
前述的S3中，最后一次切削后的剩余加工余量大于0。等于0时切削加工过程效率最高，但会一定程度影响成品加工质量；因此在具体实施中如果要使最终零件上的应力层深度B为零，则需要无穷多次的切削，所以在实际中，应指定一个可接受的应力层深度B，或留一定的余量，并且在最后的一到二次切削时形成，以得到低应力水平的应力层；切削加工后再选择磨削、电蚀或其它低应力加工方式去除余量，最终达到零件尺寸。
实施例2。以45钢为例，对本发明进行进一步阐述：
45号钢，硬度40-45HRC，进行多组切削试验，数据处理如表1所示；
表1
B
C＝A+B
A
2.6
1.5
3.5
2
3.5
1.05
2.55
1.5
5.6
0.6
1.6
1
6.9
0.5
1.3
0.8
10.0
0.3
0.9
0.6
15.0
0.2
0.6
0.4
25.7
0.15
0.35
0.2
取T＝3时，做出切削影响曲线如图4所示。然后按照“切削深度选择时确保切削深度A和应力层的深度B之和小于等于前一次切削后的剩余加工余量”的原则就可以确定切削深度。如总加工余量为3，那么可以A1＝1.5，A2＝0.8，A3＝0.4，A4＝0.2，最后的余量0.1采用磨削、电蚀或其它低应力加工方式去除，最终达到零件尺寸。
实施例3。以5A06号防锈铝为例，对本发明进行进一步阐述：
5A06号防锈铝，退火状态，进行多组切削试验，数据处理如表2所示；
表2
B
C＝A+B
A
2.6
1.5
3.5
2
3.5
1.05
2.55
1.5
5.6
0.6
1.6
1
6.9
0.5
1.3
0.8
10.0
0.3
0.9
0.6
15.0
0.2
0.6
0.4
25.7
0.15
0.35
0.2
取T＝9时，做出切削影响曲线如图5所示。然后按照“切削深度选择时确保切削深度A和应力层的深度B之和小于等于前一次切削后的剩余加工余量”的原则就可以确定切削深度。如总加工余量为4，那么可以A1＝2，A2＝1，A3＝0.6，A4＝0.2，A5＝0.1，最后的余量0.1采用磨削、电蚀或其它低应力加工方式去除，最终达到零件尺寸。