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(guò)程中薄壁結(jié)構(gòu)件加工質(zhì)量控制難的問(wèn)題，針對(duì)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(cè)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(cè)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(jī)構(gòu)件的加工質(zhì)量控制提供重要的理論基礎(chǔ)，對(duì)提升我國(guó)制造業(yè)整體水平，滿足國(guó)家重點(diǎn)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(guò)程中彎扭剪耦合的

2、銑削變形模型。該模型中針對(duì)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(diǎn)，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(zhǎng)徑銑刀的銑削變形方程。該模型中將刀具等效為T(mén)imoshenko梁結(jié)構(gòu)，結(jié)合刀刃的慣性矩計(jì)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(zhǎng)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(shí)曲率沿路徑連續(xù)變化的特點(diǎn)，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(zhǎng)徑銑刀的彈性銑削變形以及偏心跳動(dòng)對(duì)瞬時(shí)銑削厚度和瞬時(shí)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(gè)輪廓時(shí)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(yàn)，驗(yàn)證了銑削變形模型和銑削變形測(cè)試結(jié)果，以及變曲率彈性銑削力與銑削力測(cè)試結(jié)果比較一致。
　　 根據(jù)仿真和試驗(yàn)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(duì)瞬時(shí)切削嚙合角、瞬時(shí)銑削厚度的影響較大，因此，對(duì)彈性銑削力的影響較大；銑削變形與輪盤(pán)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(pán)厚度和輪緣厚度均具有均載作用，其中，輪盤(pán)厚度相對(duì)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(zhǎng)徑銑刀的彈性變