一种数控钻削能耗快速准确预测及钻削方案节能优选方法

专利类型：发明专利

语言：中文

申请号：CN201711391460.1

申请日：20171221

发明人：贾顺袁清和蔡维杨文宇姚文喜靳震震张兴晔

申请人：山东科技大学重庆大学

申请人地址：266000 山东省青岛市黄岛区前港湾路579号

公开日：20180601

公开号：CN108107733A

代理人：李宏伟

代理机构：北京汇捷知识产权代理事务所(普通合伙) 11531

摘　　要：本发明公开了一种数控钻削能耗快速准确预测及钻削方案节能优选方法。该方法首先设计多种不同钻削参数组合，并采集获得每种组合下的钻削总功率，计算获得每种组合下的钻削材料去除速率。通过运算得到每种组合下的单位体积钻削能耗值。基于得到的多组钻削材料去除速率及其对应的单位体积钻削能耗，拟合建立单位体积能耗预测模型，进一步结合钻削材料体积计算公式得到数控钻削能耗预测模型。根据已建立的数控钻削能耗模型，对多个可行的钻削方案进行能耗评估，从中选择能耗最小的钻削方案进行实际钻削加工，降低数控钻削能耗。本发明所需的前期数据采集量小且能耗预测准确，是一种简单实用的方法。

主权项：一种数控钻削能耗快速准确预测及钻削方案节能优选方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，设计N组钻削参数(钻头直径d、主轴转速n、进给量f)的不同组合，在每种钻削参数组合下测量得到其钻削总功率值P_drilling,n,(n＝1,2,…,N)。P_drilling,n表示第n组钻削参数组合下的钻削总功率。步骤2，基于钻削参数计算每一种钻削参数组合下的钻削材料去除速率值，其计算公式如下： ${MRR}_{n} = π {(\frac{d_{n}}{2})}^{2} n_{n} f_{n} / 60, n = 1, 2, ..., N$ 其中：MRR_n表示第n组钻削参数组合下的钻削材料去除速率，d_n表示第n组钻削参数组合下的钻头直径，n_n表示第n组钻削参数组合下的主轴转速，f_n表示第n组钻削参数组合下的进给量。步骤3，基于上述获得的每一种钻削参数组合下的钻削总功率和钻削材料去除速率，计算获得单位体积钻削能耗值，其计算公式如下： ${SEC}_{d r i l l i n g, n} = \frac{P_{d r i l l i n g, n}}{{MRR}_{n}}, n = 1, 2, ..., N$ 其中：SEC_drilling,n表示第n组钻削参数组合下的单位体积钻削能耗，P_drilling,n表示第n组钻削参数组合下的钻削总功率，MRR_n表示第n组钻削参数组合下的钻削材料去除速率。步骤4，根据获取得到的N组钻削参数组合下的钻削材料去除速率和单位体积钻削能耗，并以钻削材料去除速率MRR为自变量，以单位体积钻削能耗SEC_drilling为响应变量进数据拟合，建立单位体积钻削能耗的计算模型，其模型表示为： ${SEC}_{d r i l l i n g} = α + \frac{β}{M R R} + \frac{γ}{{MRR}^{2}}$ 其中：SEC_drilling表示单位体积钻削能耗，α表示公式的常数项，β表示钻削材料去除速率MRR倒数的系数，γ表示钻削材料去除速率MRR二次方倒数的系数。步骤5，数控钻削的钻削材料体积由钻头直径和钻削深度共同计算获得，其计算公式如下： $V_{d r i l l i n g} = π {(\frac{d}{2})}^{2} \times l_{d r i l l i n g}$ 其中：V_drilling表示钻削材料体积，d表示钻头直径，l_drilling表示钻削深度。步骤6，由已获得的单位体积钻削能耗和钻削材料体积计算获得数控钻削能耗值，其计算公式如下：E_drilling＝SEC_drilling×V_drilling其中：E_drilling表示数控钻削能耗，SEC_drilling表示单位体积钻削能耗，V_drilling表示钻削材料体积。步骤7，根据上述得到的数控钻削能耗计算公式，对多个可行的钻削方案进行能耗的预测评估，选择可行方案中能耗值最小的钻削方案进行实际钻削加工，从而降低数控钻削过程能量消耗。

关键词：钻削;数控钻削;能耗;能耗预测;材料去除;优选;材料体积计算;节能;数据采集量;参数组合;能耗模型;能耗评估;钻削加工;总功率;拟合;预测;运算;采集

法律状态：

IPC专利分类号：G05B13/04(2006.01)I