球頭銑刀微納加工脆性材料切削力模型研究.pdf

1、本文以微型球頭銑刀銑削脆性材料為基礎(chǔ)，研制了精密銑削加工實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，建立了銑削力模型，并通過銑削實(shí)驗(yàn)對(duì)銑削力與銑削條件進(jìn)行了研究。 首先，基于空間幾何理論和刀具形貌特征，在分析銑削過程的基礎(chǔ)上建立了球頭銑刀銑削力計(jì)算模型。該模型考慮了微納銑削條件下的加工特性，并將刀具傾斜角α作為模型的控制變量之一。通過對(duì)球頭銑刀的幾何特性研究，建立了切削刃上任一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡方程，繪制出了其軌跡曲線。根據(jù)對(duì)斜刃切削理論的研究，建立了銑刀的切削力模型

2、，并通過旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系將傾角為α的銑刀切削力轉(zhuǎn)化到水平和垂直方向。 其次，研制了微細(xì)銑削加工實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以高速旋轉(zhuǎn)的電主軸為核心，能夠?qū)崿F(xiàn)銑刀的傾斜加工和工件的微量三向進(jìn)給以及銑削力的實(shí)時(shí)測(cè)量。運(yùn)用Pro/E軟件設(shè)計(jì)銑刀夾持系統(tǒng)和三向進(jìn)給系統(tǒng)，并利用有限元分析軟件ANSYS 對(duì)銑刀夾持系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)分析，以改進(jìn)夾持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并預(yù)估其特性。通過夾持系統(tǒng)的鎖緊裝置鎖緊選購電主軸，利用加持系統(tǒng)中的自制分度盤和橫梁上孔的配合實(shí)現(xiàn)

3、主軸傾角做增量為1 度，最大90度的旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)傾斜銑削。本文設(shè)計(jì)的三軸微進(jìn)給系統(tǒng)，分別由直線和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過置入微機(jī)的控制卡實(shí)現(xiàn)微米級(jí)以下的進(jìn)給。專用數(shù)據(jù)采集卡將測(cè)力計(jì)所測(cè)得切削力數(shù)據(jù)保存在微機(jī)中并加以處理。 最后，在銑削加工實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上對(duì)鈣鈉玻璃試件進(jìn)行銑削實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，求出了建立的切削力模型中的未知量，進(jìn)而獲得切削力模型。通過切削力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模型仿真數(shù)據(jù)的比較，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)的誤差較小，驗(yàn)證了模型的可行性。通過