第12期机械设计与制造2叭0年12月MachineryDesign&Manufacture177文章编号：lool一3997(2010)12．0177_02盘形铣刀铣削力矩实验研究及实时监控金晓志1洪荣晶卜戴克芳2(，南京工业大学机械与动力工程学院，南京210009)(2马鞍山方圆回转支承有限公司，马鞍山243000)ExperimentaIreSearchandreaI—timemOnitoringformiIIingtoqueOfdisccutterJINxiao—zhil，HONGRong_jin91，DAIKe—f．an92(1SchoolofMechanicalandP(州erEn西neeljng，NanjingUniversityofT奄chnology，Nanjing210009，China)(2M枷shanFangyuanSlewingRingCompanyLimited，M龃nshan243000，China)中图分类号：THl6，TG659文献标识码：A1引言并假定他们隋女吓关系：(2)切削力是反映加工过程的重要参数之一，切削力的大小与yl=统叩IxiI+．．‘媚％+q亡=l，2，⋯，n切削过程中所消耗的功率成正比，切削力反映了加工工艺系统的￡相互独立且同分布，服从正态分布，是不可观测的随机误变形，还直接影响切削热的产生和刀具的寿命等，切削力与切削差。从(2)式可知：力矩又存在一定的关系。E(，，)=瑞印，q+．．‘幔气(3)对于齿轮加工传统方式采用滚齿、插齿或指形铣刀来铣齿，称(3)为回归函数。生产率很低。采用盘彤铣刀方式进行成形加工齿型，如图l、图2由最小二乘估计模型中的参数风属。⋯以最小二乘估计希所示。将生产效率提高到(3~6)倍。为在(rx)一，y(4)求得回归系数后，还需要计算残差值以分析是否服从正态分布，作为检验模型正确性的一个指标u。残差定义如下：e，鼍毛(5)多元可决系数尺z为：r．rr尺2：1q，生毕c6)，y_吖该值越接近l模型越有效，R—相关系数4。图l盘型铣刀图2盘型铣刀加工后余量以南京工大数控科技有限公司生产的sKxc删数控铣3实验方案研究表明，随着刀具磨损的增加将导致切削力增大，切削速齿机床为研究对象，由实验获取不同加工条件下的切削力距值，度y、进给速度口^切削深度％的变化都会影响切削力的大小四，推导出切削力矩公式，由PLC根据力矩值对机床进行实时监控，切削力矩同样也受以上因数影响。达到安全生产的目的。针对sKxc删数控铣齿机床控制主轴箱所用的变频器2多元线性回归可以反馈力矩值这一特点，所以选用切削力矩值为监控对象，如首先收集n组独立双测值：图3所示，PLC控制变频器对主轴箱的启动、停止等操作，变频器(气t，％，⋯，％，以)扛l，2，⋯，n(1)将刀具的切削力矩反馈给PLc。★来稿日期：加l㈣2—1l★基金项目：江苏省自然科学基金(BK2008374)，江苏省科技支撑计划【工业)项目(BE2009167)178金晓志等：盘形铣刀铣削力矩实验研究及实时监控第12期主轴箱f带动熊嚣‰目婴器刀具旋转)0*H一0·图3完整的测试系统O．．一／1Z由于工件的大小不同，机床加工的切削深度％也会随着工篁／童o．件大小变化而变化，因为盘形铣削加工一般一刀直接切出一个星，一／。O·齿，进给速度研也会随着各种情况而变化。盘型铣刀的转速即切，／’．，／0削速度y保持一定转速即nr满足正常加1二要求。根据以上实际·7O．加1：情况，实验数据。如表l所示。．o．03一【JU2_o．UlU0．UlU．02O．U3Data表1切削力矩实验值图4数据的残差IF态累积分布图从图中可以看出，残差点基本都落在正态分布直线的附近，因此该模型是合适的。从而得到切削深度％，进给速度”^切削力矩测得值r之间关系的经验公式：仕81．9785Z“”矿767(12)在刀盘转速为90r／min，其他条件不变的情况下，切削深度％(20~40)mm，进给速度“100~500)m舶in与切削力矩T之间所有组合，如图5所示，考虑到力矩丁太大影响刀盘及机床寿命，以及进给速度太慢又影响生产效率，合理的组合应在两条黑线之间表中的力矩测量值是加上荫轮过程中的最大值，在盘形铣选取。刀切到齿．的中间部分时达到最大，力矩测苗值由变频器传到PLc，在PLc中i卖出。表中力矩测量值并非实际力矩值，二者关系如F|4l：％=s2000×铅(7)肘额定是额定转矩，为已知常数，根据公式可知力矩测得值与实际力矩值是线性关系，所以可以直接监控力矩测得值达到监控力矩值的效果。4实验数据处