球頭銑刀切削加工表面形貌預(yù)測與仿真.pdf

1、數(shù)控加工是現(xiàn)代工業(yè)中的標(biāo)志性加工技術(shù)，在航空航天、運載工具、能源動力等領(lǐng)域的復(fù)雜曲面類零件加工中占據(jù)著主導(dǎo)地位。目前，傳統(tǒng)的數(shù)控加工方法大都將復(fù)雜零件的數(shù)控加工簡化為銑刀的柱面或球面銑削，忽略銑刀實際物理刃形、主軸旋轉(zhuǎn)、刀具擺動等因素對零件表面成形精度的影響，導(dǎo)致很難根據(jù)傳統(tǒng)的簡化殘差計算模型實現(xiàn)對加工表面精度的精確控制。本文主要圍繞這一問題展開研究，以期通過對復(fù)雜曲面加工過程的真實模擬，實現(xiàn)對加工表面形貌的準(zhǔn)確預(yù)測，為加工參數(shù)的合理選

2、擇提供依據(jù)。
　　首先，建立球頭銑刀刀具坐標(biāo)系，根據(jù)銑刀定螺旋角與刀刃刃口經(jīng)線之間的關(guān)系，建立刀具刃線的數(shù)學(xué)表達式。分析切削加工過程中刀具軸回轉(zhuǎn)偏心誤差產(chǎn)生的原因，在此基礎(chǔ)之上，建立相應(yīng)的回轉(zhuǎn)偏心誤差模型?？紤]加工過程中刀具軸傾斜加工、刀具切削進給方式等工藝對工件表面形貌的影響。最后，建立球頭銑刀刃線上任意點相對工件運動的軌跡方程。
　　其次，在分析刀具刃線上任意點的運動規(guī)律以及刀具切削工件的過程之后，針對過往的研究在判斷刀

3、具切削刃與工件表面切削關(guān)系過程中需要使用數(shù)值逼近的傳統(tǒng)方法，提出首先利用Biharmonic樣條曲面插值技術(shù)獲取刀具切削刃加工過程中形成的空間掃掠包絡(luò)面，然后使用布爾運算判斷該掃掠面與工件表面法矢的切削關(guān)系，通過更新表征工件表面的數(shù)組，獲得工件加工完成之后的表面形貌。
　　文中為了驗證本文提出的球頭銑刀加工工件表面形貌預(yù)測模型的正確性，設(shè)計幾組加工實驗，通過比較實際加工實驗結(jié)果與計算機仿真預(yù)測結(jié)果，完成表面形貌預(yù)測模型的驗證。