高速數(shù)控銑削表面形貌的仿真與研究.pdf

1、在現(xiàn)代模具生產(chǎn)中,自由曲面所占的比例不斷增加,塑件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及外形設(shè)計(jì)也日趨復(fù)雜,而且還要保證高的制造精度和表面質(zhì)量,這些都對(duì)模具加工技術(shù)提出了更高要求,因此研究自由曲面表面形貌預(yù)測(cè)對(duì)模具制造具有重要的理論及實(shí)際意義。
　　 本文在建立球頭銑刀銑削力預(yù)測(cè)模型、銑削過(guò)程簡(jiǎn)化模型、刀具刃線表達(dá)式的基礎(chǔ)上,建立了高速數(shù)控銑削表面形貌創(chuàng)成模型,并進(jìn)行了如下主要研究:
　　 (1)球頭銑刀銑削力預(yù)測(cè)模型的建立。在將刀具簡(jiǎn)化為一

2、個(gè)懸臂梁結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,根據(jù)刀具銑削力與切削負(fù)載之間的經(jīng)驗(yàn)公式,綜合考慮刀具偏心、力變形和熱變形,推導(dǎo)出三維進(jìn)給狀態(tài)下瞬時(shí)切削厚度表達(dá)式,建立了球頭銑刀銑削力模型并進(jìn)行仿真。
　　 (2)表面形貌創(chuàng)成模型的建立。運(yùn)用圖形矩陣變換原理求出切削刃上任意點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡方程,得到刀具運(yùn)動(dòng)包絡(luò)體;在考慮刀具安裝偏心、刀具受力及受熱變形對(duì)走刀路徑的影響的基礎(chǔ)上給出了走刀路徑變化圖;拓展保留最小Z值法到自由曲面加工,通過(guò)Boolean(布爾代數(shù))

3、運(yùn)算,得到了自由曲面加工表面創(chuàng)成模型,并給出了仿真流程圖。
　　 (3)用Matlab仿真軟件對(duì)所建立的預(yù)測(cè)模型進(jìn)行仿真。首先對(duì)球頭銑刀銑削力模型進(jìn)行仿真,得到球頭銑刀三個(gè)相互垂直方向的銑削力Fx,Fy,Fz隨時(shí)間的變化曲線并分析了仿真結(jié)果;最后對(duì)表面形貌仿真模型進(jìn)行了仿真試驗(yàn),以壓氣機(jī)葉片為研究對(duì)象,在Ansys環(huán)境下分析切削速度νc、刀具加工傾角ξ和軸向切削深度αp分別對(duì)其表面粗糙度的影響,并對(duì)試驗(yàn)曲線和仿真曲線進(jìn)行了比較分