彎管內表面球頭銑刀加工銑削力仿真研究.pdf

1、當代社會對能源的需求越來越大，作為油、氣、液等的主要輸送工具，彎管的應用越來越廣泛，并決定著它所在裝置的整體性能和安全。第三代核電主管道是本文的研究原型，它是十分典型的經彎制后再進行機加工的彎管，也是典型的大長徑比彎管。彎管外表面是開放型曲面，通過三軸或五軸數(shù)控加工技術能夠滿足其加工要求;但是大長徑比彎管的內表面是復雜的細長型腔曲面，加工很困難，需要考慮加工過程中刀具與工件干涉，刀具剛性不足，切削狀態(tài)不穩(wěn)定、不均勻，表面加工質量一致性差

2、等問題。本課題組為了解決核電主管道內表面加工過程中的上述問題，提出將銑削頭置于彎管內部，沿內置導軌進給銑削加工的思想，設計出了一種內置導軌加工裝置，能夠有效的避免加工干涉，經濟高效并且穩(wěn)定的完成加工，獲得一致性較好的表面質量。
　　本文通過分析內置加工裝置沿彎管引導線縱向進給，沿引導線法向截面橫向進給的加工原理以及內表面不同位置處形貌的凹凸不同，改進了傳統(tǒng)的Z-map法，按照角度劃分網格，并結合五軸加工中的刀具傾角改進了進給方向角

3、模型，提出了一種適用于彎管內表面的銑削力建模方法。
　　通過選取與仿真加工同等工藝參數(shù)，在彎管內表面0°，90°，180°三個特殊位置處截取小塊曲面進行了驗證實驗，實驗所測得的銑削力在極值和變化規(guī)律上都與預測得到的銑削力基本相符，銑削力極值最大誤差在16％以內，證明了該銑削力模型的可靠性。基于建立的銑削力模型，在彎管內表面選取Q=0°對應的縱向走刀軌跡和P=30°對應的周向走刀軌跡作為代表進行了銑削力預報，進而得到整個彎管內表面加

4、工過程的銑削力分布情況?？紤]到裝置設計時只是基于經驗公式和假設前提對關鍵部件做了簡單的強度和剛度校核，本文基于銑削力模型，利用有限元分析法對內置加工裝置中的關鍵部件導軌基座進行了受力分析，校核后強度滿足要求，并得到了彎管內表面加工過程中導軌基座的變形規(guī)律，同時求出了彎管模型內表面加工時的最大變形量為47.99μm，最危險加工位置為P=30°，Q=90°。
　　最后，基于銑削力仿真模型，對彎管內表面加工過程中重要因素對銑削力的影響規(guī)