夾緊力對(duì)薄板件端面銑削變形的影響機(jī)理及變形補(bǔ)償方法研究.pdf

1、質(zhì)量輕、韌性好的薄壁工件在加工時(shí)易變形，特別是當(dāng)采用點(diǎn)支撐裝夾方式進(jìn)行端面銑削時(shí)，工件的初始變形、銑削變形和回彈變形均影響工件最終變形。本文以鋁合金6061薄板件為例，采用銑削實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，綜合分析夾緊力對(duì)工件加工變形的影響機(jī)理和規(guī)律，研究利用預(yù)變形補(bǔ)償工件變形的方法，從而為點(diǎn)支撐低剛度工件的端面銑削變形控制提供理論依據(jù)。
　　研究了點(diǎn)支撐端面銑削薄板件表面殘余應(yīng)力狀態(tài)。結(jié)果表明，點(diǎn)支撐薄板件的銑削表面殘余應(yīng)力近似處

2、于二維平面應(yīng)力狀態(tài)，已加工表面不同位置處的殘余應(yīng)力值不同。平行于和垂直于進(jìn)給方向的表面殘余應(yīng)力均值隨夾緊點(diǎn)位置向工件中部移動(dòng)而增大。相對(duì)于夾緊點(diǎn)位置的影響，夾緊力大小對(duì)工件銑削后的表面殘余應(yīng)力均值影響不顯著。研究了夾緊點(diǎn)位置和夾緊力大小變化時(shí)，銑削次表面殘余應(yīng)力沿工件厚度方向的分布情況。結(jié)果表明，不同夾緊點(diǎn)位置時(shí)，次表面殘余應(yīng)力沿工件厚度方向的分布規(guī)律基本相同;當(dāng)夾緊點(diǎn)位置沿平行于進(jìn)給方向或垂直于進(jìn)給方向往工件中部變動(dòng)時(shí)，已加工表面中心

3、點(diǎn)處最大壓應(yīng)力的深度隨之增大;相對(duì)于夾緊點(diǎn)位置的影響，夾緊力大小對(duì)次表面沿工件厚度方向的最大殘余壓應(yīng)力深度的影響不顯著。研究了夾緊點(diǎn)位置變化對(duì)工件表面殘余應(yīng)力和已加工表面中心點(diǎn)處最大壓應(yīng)力深度的影響機(jī)理，其主要影響機(jī)理是隨著夾緊點(diǎn)位置由工件外側(cè)向中部移動(dòng)，在銑削過(guò)程中因工件撓曲而產(chǎn)生的工件上表面壓應(yīng)力減小，因而加工后的工件表面壓應(yīng)力均值隨之增大;當(dāng)夾緊點(diǎn)位置向工件中部移動(dòng)時(shí)，銑削工件中部時(shí)的銑削力隨之增大，因而增大了工件加工表面中心點(diǎn)處

4、最大殘余壓應(yīng)力的深度。
　　建立了采用彈性工件-夾具接觸模型的點(diǎn)支撐薄板件端面銑削二維仿真模型，研究了夾緊點(diǎn)位置和夾緊力大小變化對(duì)點(diǎn)支撐薄板件切削加工完成卸載后工件內(nèi)部應(yīng)力分布的影響規(guī)律。結(jié)果表明，點(diǎn)支撐薄板件切削完成卸載后，工件內(nèi)部存在不均勻的應(yīng)力分布;夾緊力變化對(duì)點(diǎn)支撐薄板件加工完成卸載后工件內(nèi)部應(yīng)力分布影響顯著，當(dāng)夾緊點(diǎn)位置處于工件兩端時(shí)，加工完成卸載后工件內(nèi)部中心線(xiàn)處應(yīng)力的分布呈現(xiàn)兩端大、中間小的規(guī)律;隨著夾緊點(diǎn)位置沿工件

5、進(jìn)給方向往工件中部移動(dòng)，加工完成卸載后工件內(nèi)部應(yīng)力最大值向工件中部移動(dòng)，隨著夾緊點(diǎn)位置進(jìn)一步向工件中部移動(dòng)，工件的出刀端應(yīng)力隨之增大;當(dāng)夾緊點(diǎn)位置不變，夾緊力增大時(shí)，加工完成卸載后工件內(nèi)部中心線(xiàn)處應(yīng)力均值先增大后減小，但是變化幅度相對(duì)于工件內(nèi)部中心線(xiàn)處應(yīng)力均值較小。研究了夾緊點(diǎn)位置和夾緊力大小對(duì)點(diǎn)支撐薄板件內(nèi)部應(yīng)力分布的影響機(jī)理，其主要影響機(jī)理是當(dāng)夾緊點(diǎn)位置發(fā)生變化時(shí)，裝夾變形區(qū)與刃前彈性變形區(qū)的重疊位置隨之改變;當(dāng)夾緊力變化時(shí)，裝夾變

6、形區(qū)與刃前彈性變形區(qū)重疊區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力分布隨之改變;從而引起加工后工件內(nèi)部應(yīng)力分布的變化。
　　研究了夾緊力對(duì)工件銑削變形和回彈變形的影響規(guī)律，建立了夾緊力與工件銑削變形、夾緊力與工件回彈變形之間的關(guān)系公式，分別預(yù)測(cè)了工件銑削變形和回彈變形最小時(shí)所需夾緊力的大小和位置。建立了考慮工件初始變形和夾緊力影響的工件最終變形預(yù)測(cè)公式。
　　提出了基于預(yù)彎曲的薄板件端面銑削變形補(bǔ)償?shù)膴A緊力計(jì)算方法，該方法通過(guò)調(diào)整夾緊力，使薄板件產(chǎn)生預(yù)彎