基于刀具動(dòng)態(tài)特性的直紋面葉片五軸側(cè)銑銑削力建模研究.pdf

1、銑削力模型和銑削系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型是分析銑削加工狀態(tài)、進(jìn)行穩(wěn)定性預(yù)測(cè)、研究表面形貌仿真及誤差補(bǔ)償、制定和優(yōu)化合理的切削參數(shù)的理論依據(jù)和先決條件。直紋面葉片的五軸側(cè)銑精加工過(guò)程，兼具刀具懸伸量大、葉片幾何輪廓扭轉(zhuǎn)大等特點(diǎn)，造成刀具和工件的剛度都有所下降。因此，忽略刀具和銑削系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性、在理想情況下建立銑削力模型和動(dòng)力學(xué)模型，易使預(yù)測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確，造成后續(xù)研究的偏差擴(kuò)大。所以，有必要對(duì)直紋面葉片五軸側(cè)銑過(guò)程中刀具和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究，建立更

2、能反映實(shí)際加工情況的銑削力模型和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。
　　首先，建立銑削力系數(shù)模型并確定模型參數(shù)辨識(shí)方法。通過(guò)分析側(cè)銑加工球頭圓柱銑刀和工件的接觸域，確定約束模型計(jì)算的切入、切出角和軸向位置區(qū)間等參數(shù)，利用設(shè)計(jì)的銑削實(shí)驗(yàn)測(cè)得三向瞬時(shí)銑削力并計(jì)算出平均銑削力，分解后代入銑削力系數(shù)模型中計(jì)算，進(jìn)而得到三個(gè)方向上的犁切力系數(shù)及刃口力系數(shù)。
　　其次，建立考慮刀具偏心影響的五軸瞬時(shí)銑削力模型。基于刀具偏心的幾何描述和未變形切屑厚度定義，

3、借助建立的輔助坐標(biāo)系進(jìn)行幾何分析和矩陣變換，重新建立由矢量計(jì)算表示的考慮刀具偏心的切屑厚度模型。根據(jù)切屑厚度模型，對(duì)直紋面五軸側(cè)銑加工進(jìn)行銑削力建模，并給出模型中的刀具偏心參數(shù)的辨識(shí)方法?；诮⒌哪Ｐ瓦M(jìn)行仿真計(jì)算，給出銑削力、未變形切屑厚度和有效切削半徑的仿真結(jié)果，并對(duì)不同偏心參數(shù)的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。
　　再次，建立考慮刀具變形影響的五軸瞬時(shí)銑削力模型。通過(guò)懸臂梁結(jié)構(gòu)定義刀具變形量模型，將刀具變形量模型加入未變形切屑厚度計(jì)算

4、中，建立考慮刀具變形的五軸側(cè)銑銑削力模型，并利用有限元軟件 ANSYS對(duì)球頭銑刀側(cè)銑加工變形量進(jìn)行仿真計(jì)算，得到不同刀具轉(zhuǎn)角和軸向位置的各方向變形量數(shù)據(jù)和銑刀一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)的總體變形特征，對(duì)得到的仿真結(jié)果進(jìn)行分析。
　　最后，建立雙柔性銑削系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。基于柔性刀具動(dòng)力學(xué)模型和柔性工件動(dòng)力學(xué)模型，綜合分析刀具和工件的動(dòng)態(tài)特性，建立考慮刀具-工件耦合的多自由度雙柔性系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)雙柔性系統(tǒng)動(dòng)態(tài)位移響應(yīng)和切屑厚度變化的再生效應(yīng)