彎管內(nèi)表面球頭銑刀加工銑削力仿真研究.pdf

1、當(dāng)代社會(huì)對(duì)能源的需求越來(lái)越大，作為油、氣、液等的主要輸送工具，彎管的應(yīng)用越來(lái)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(jīng)彎制后再進(jìn)行機(jī)加工的彎管，也是典型的大長(zhǎng)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(shù)能夠滿足其加工要求;但是大長(zhǎng)徑比彎管的內(nèi)表面是復(fù)雜的細(xì)長(zhǎng)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(zhì)量一致性差

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

3、模型，提出了一種適用于彎管內(nèi)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(nèi)表面0°，90°，180°三個(gè)特殊位置處截取小塊曲面進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的銑削力在極值和變化規(guī)律上都與預(yù)測(cè)得到的銑削力基本相符，銑削力極值最大誤差在16％以內(nèi)，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(nèi)表面選取Q=0°對(duì)應(yīng)的縱向走刀軌跡和P=30°對(duì)應(yīng)的周向走刀軌跡作為代表進(jìn)行了銑削力預(yù)報(bào)，進(jìn)而得到整個(gè)彎管內(nèi)表面加

4、工過程的銑削力分布情況?？紤]到裝置設(shè)計(jì)時(shí)只是基于經(jīng)驗(yàn)公式和假設(shè)前提對(duì)關(guān)鍵部件做了簡(jiǎn)單的強(qiáng)度和剛度校核，本文基于銑削力模型，利用有限元分析法對(duì)內(nèi)置加工裝置中的關(guān)鍵部件導(dǎo)軌基座進(jìn)行了受力分析，校核后強(qiáng)度滿足要求，并得到了彎管內(nèi)表面加工過程中導(dǎo)軌基座的變形規(guī)律，同時(shí)求出了彎管模型內(nèi)表面加工時(shí)的最大變形量為47.99μm，最危險(xiǎn)加工位置為P=30°，Q=90°。
　　最后，基于銑削力仿真模型，對(duì)彎管內(nèi)表面加工過程中重要因素對(duì)銑削力的影響規(guī)