低剛度擺線輪緣高速銑削變形與銑削力建模方法.pdf

1、為了解決高速銑削過程中薄壁結(jié)構(gòu)件加工質(zhì)量控制難的問題，針對低剛度擺線輪輪廓高精度的加工要求，建立了低剛度輪緣的銑削變形預(yù)測模型以及彈性銑削力模型。其中，低剛度擺線輪緣的銑削變形預(yù)測模型是控制擺線輪加工質(zhì)量的關(guān)鍵理論，也是彈性銑削力建模的重要理論依據(jù)。該研究成果可為高精度薄壁機構(gòu)件的加工質(zhì)量控制提供重要的理論基礎(chǔ)，對提升我國制造業(yè)整體水平，滿足國家重點發(fā)展行業(yè)的需求具有重要意義。
　　 建立了低剛度輪緣在靜態(tài)銑削過程中彎扭剪耦合的

2、銑削變形模型。該模型中針對低剛度擺線輪輪緣的多種耦合銑削變形，建立了切削嚙合區(qū)的基本微分方程；推導(dǎo)了低剛度輪緣的彎曲、扭轉(zhuǎn)耦合變形，以及橫向力引起的剪切變形；結(jié)合低剛度輪緣超靜定的結(jié)構(gòu)特點，根據(jù)卡氏定理推導(dǎo)出支座反力及其所引起的變形。
　　 建立了細(xì)長徑銑刀的銑削變形方程。該模型中將刀具等效為Timoshenko梁結(jié)構(gòu)，結(jié)合刀刃的慣性矩計算關(guān)系式，建立了銑刀的銑削變形方程；基于刀具的偏心角和偏心半徑，給出刀具偏離理論中心的坐標(biāo)關(guān)

3、系式。
　　 基于低剛度輪緣的銑削變形模型和細(xì)長徑銑刀的銑削變形模型，建立了變曲率彈性銑削力模型。該模型中結(jié)合周銑自由輪廓時曲率沿路徑連續(xù)變化的特點，建立了變曲率彈性工藝幾何模型;基于低剛度工件的銑削變形和細(xì)長徑銑刀的彈性銑削變形以及偏心跳動對瞬時銑削厚度和瞬時切削嚙合角的影響，建立了低剛度工藝系統(tǒng)的銑削力模型；采用Newton-Raphson迭代算法，仿真出銑削擺線輪整個輪廓時的銑削力、銑削變形以及刀具的銑削變形，并結(jié)合銑削試

4、驗，驗證了銑削變形模型和銑削變形測試結(jié)果，以及變曲率彈性銑削力與銑削力測試結(jié)果比較一致。
　　 根據(jù)仿真和試驗結(jié)果可知，低剛度工藝系統(tǒng)中工件的彈性銑削變形和工藝幾何模型對瞬時切削嚙合角、瞬時銑削厚度的影響較大，因此，對彈性銑削力的影響較大；銑削變形與輪盤的剛度、輪緣張角、輪廓的結(jié)構(gòu)形式以及輪緣厚度密切相關(guān)，且輪盤厚度和輪緣厚度均具有均載作用，其中，輪盤厚度相對輪緣厚度的均載作用較大；另外，低剛度工件的銑削變形和細(xì)長徑銑刀的彈性變