基于元胞自動機的三維復(fù)雜槽型車刀片設(shè)計及其斷屑研究.pdf

1、在車削過程中，如何控制切屑形成，使之有規(guī)律地卷曲并折斷是提高車削自動化生產(chǎn)系統(tǒng)加工效率的關(guān)鍵。雖然斷屑方法有多種，但是目前生產(chǎn)上廣泛采用斷屑槽斷屑，使用合適的斷屑槽，能使切屑可靠合理的折斷，降低因不斷屑或者斷屑不可靠造成的不正常停機率，從而保證加工系統(tǒng)正常運行，提高生產(chǎn)效率?？梢?，斷屑槽在車削過程中起著重要的作用，如何設(shè)計槽型就更加顯得重要和急迫。
　　 由于切屑折斷受多種因素的影響，因此斷屑槽的設(shè)計也受多種因素影響，是個非常復(fù)

2、雜的問題，用傳統(tǒng)方法很難解決，因此目前還沒有成熟的槽型設(shè)計的理論，所以本文首次將元胞自動機(簡稱CA)這一適合解決復(fù)雜系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型用于斷屑槽的設(shè)計。
　　 首先，建立了幾種常用槽型曲線的CA模型。應(yīng)用Cowell流屑角模型及等效槽型參數(shù)的概念，建立了刀片等效槽寬的數(shù)學(xué)模型，并計算出適合于切削不同工件材料的等效槽寬的值，確定了CA模型的元胞空間；針對幾種不同形狀曲線的槽型，結(jié)合切屑卷曲及折斷理論，確定了適合每種槽型曲線的演化規(guī)則

3、，并應(yīng)用Matlab編程實現(xiàn)了CA模型的動態(tài)演化，可得到垂直于主切削刃的任意剖面內(nèi)幾種二維槽型曲線的幾何參數(shù)。為槽型的設(shè)計提供了準確的數(shù)據(jù)，改變了以往槽型設(shè)計中靠經(jīng)驗加試驗的傳統(tǒng)設(shè)計方式。
　　 其次，在二維槽型曲線CA模型的基礎(chǔ)上，提出并制訂了由多剖面合成三維復(fù)雜槽型的合并準則和算法，研制了新的斷屑可控制的三維復(fù)雜槽型車刀片。應(yīng)用Pro/Engineer設(shè)計了三維復(fù)雜槽型的車刀片實體；在此基礎(chǔ)上應(yīng)用Pro/Toolkit和VC

4、++開發(fā)了三維復(fù)雜槽型車刀片的參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)的Pro/Engineer零件設(shè)計過程步驟多，工作量大的缺點，即簡化了槽型設(shè)計的步驟，又可以減少設(shè)計者的工作量，縮短了刀片的設(shè)計周期，提高了刀片的市場競爭能力。
　　 第三，制作新設(shè)計的二維和三維復(fù)雜槽型車刀片，并進行了槽型車刀片的斷屑試驗。二維槽型的模擬斷屑試驗表明，由CA模型動態(tài)演化得到槽型曲線的幾何參數(shù)合理；三維復(fù)雜槽型車刀片斷屑試驗結(jié)果表明，三維槽型斷屑范圍寬，屑型