切削力建模方法及仿真研究.pdf

1、切削力模型是加工狀態(tài)物理仿真研究的基礎(chǔ),通過切削力模型預(yù)測不同加工條件下的切削力,為進(jìn)一步優(yōu)化切削參數(shù)、預(yù)測切削系統(tǒng)振動、監(jiān)控刀具磨損和破損、進(jìn)行加工誤差分析提供理論依據(jù),因此建立合理的切削力模型對研究切削機(jī)理和指導(dǎo)實際切削加工具有重要意義。本文在對現(xiàn)有車削力模型分析的基礎(chǔ)上,提出了一種新的車削力模型,即基于前刀面上切削力系數(shù)的模型,并從直角切削出發(fā)對該模型的有效性進(jìn)行了理論分析。基于所提出的前刀面上的切削力系數(shù)模型,建立了一般車削(斜

2、角切削)的車削力預(yù)測模型,給出建模的基本步驟與方法,編制了相應(yīng)的車削力預(yù)測程序。并通過實驗驗證了所建立的基于前刀面切削力系數(shù)的車削力預(yù)測模型的有效性。本文所建立的車削力預(yù)測模型的突出優(yōu)勢在于僅依據(jù)少量的車削實驗,即可達(dá)到預(yù)測該車刀在不同刀具角度參數(shù)及不同切削參數(shù)下車削力的目的,與傳統(tǒng)車削力模型相比,不僅車削實驗次數(shù)少,而且適用范圍寬。然后,基于所建立的車削力預(yù)測模型進(jìn)行了一系列仿真研究,研究了主偏角、副偏.角、前角、刃傾角等因素對車削力

3、的影響規(guī)律,并與相關(guān)文獻(xiàn)的結(jié)論一致。其次,通過切削實驗發(fā)現(xiàn),中等切削速度對車削力影響不大、微小切削厚度下存在尺寸效應(yīng)現(xiàn)象。最后,應(yīng)用正交試驗法,基于所開發(fā)的車削力預(yù)測軟件系統(tǒng),分析了主偏角、副偏角、前角和刃傾角分別對三個切削分力和切削合力的影響比重,為車刀角度的合理選擇提供了理論依據(jù)。本文基于前刀面上的切削力系數(shù)模型,以平頭立銑刀、球頭銑刀(平面刃和螺旋刃)為例建立了銑削力預(yù)測模型,推導(dǎo)了相應(yīng)的銑削力預(yù)測公式。針對瞬時切削厚度的確定問題