銑削加工表面形貌及端銑加工變形仿真研究.pdf

1、該文密切結(jié)合先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展,在切削基本原理的基礎(chǔ)上,對(duì)銑削加工表面形貌和端銑加工變形仿真技術(shù)進(jìn)行了研究,建立了實(shí)用的仿真算法和相應(yīng)計(jì)算機(jī)程序.機(jī)械加工的粗糙度與表面形貌有直接關(guān)系,因此研究加工表面形貌仿真對(duì)預(yù)測表面粗糙度和選取合理的加工參數(shù)具有重要意義.該文應(yīng)用微分幾何理論建立了任意輪廓銑刀切削刃刃線的參數(shù)方程,并在此基礎(chǔ)上利用空間坐標(biāo)變換方法建立了任意輪廓銑刀切削刃上任意點(diǎn)與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡方程.考慮主軸偏心,基于刀具切削刃上任

2、意點(diǎn)與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡方程,構(gòu)造出可以求解銑削加工表面上任意一點(diǎn)形貌高度值的三維表面形貌仿真算法,該算法無需對(duì)刀齒進(jìn)行微段離散,并且不依賴于工件網(wǎng)格劃分,具有良好的通用性.該文將以上算法成功應(yīng)用于螺旋立銑刀和球頭銑刀加工三維表面形貌的數(shù)值仿真,相應(yīng)的仿真算例表明本算法具有通用性好、運(yùn)算速度快、結(jié)果準(zhǔn)確度高的特點(diǎn).另一方面,隨著制造技術(shù)的發(fā)展,對(duì)零件加工精度的要求越來越高,必須對(duì)加工變形進(jìn)行嚴(yán)格控制,而加工變形仿真是合理選取加工參數(shù)、提

3、高加工精度的前提和基礎(chǔ).該文建立了改進(jìn)的端銑剛性切削力模型以及實(shí)用的端銑加工多次走刀、多齒切削銑削加工切削力模型.對(duì)連續(xù)切削過程的離散采用以工件加工表面上被切削的點(diǎn)為基準(zhǔn)的離散方法,對(duì)任意走刀軌跡推導(dǎo)出了求解基準(zhǔn)點(diǎn)被切削時(shí)刀具空間狀態(tài)的理論方法,并給出了直線段和圓弧走刀軌跡的具體計(jì)算公式.銑削加工變形有限元分析節(jié)點(diǎn)和工況數(shù)目龐大,而加工精度僅取決于加工表面節(jié)點(diǎn)的分析結(jié)果,切削力也只作用在加工表面節(jié)點(diǎn)上,因此該文采用超單元方法進(jìn)行有限元分