復(fù)雜型腔高速切削加工刀具軌跡規(guī)劃與銑削穩(wěn)定性分析.pdf

1、本報告對復(fù)雜型腔高速切削加工過程中刀具軌跡規(guī)劃進(jìn)行了深入研究。高速切削加工的切削速度要比常規(guī)切削速度高5～10倍以上，若刀具軌跡規(guī)劃不合理，在切削過程中會引起切削負(fù)荷突變。高切削速度與高進(jìn)給率下切削負(fù)荷突變產(chǎn)生的破壞性行為，會直接導(dǎo)致加工質(zhì)量下降、刀具破損與機(jī)床主軸損傷。因此本文提出基于水平集方法的智能刀具軌跡規(guī)劃方法。同時，針對加工過程的穩(wěn)定性問題，研究了每齒進(jìn)給率對加工穩(wěn)定域的影響。通過銑削試驗，研究了線性與非線性切削力模型的切削力

2、系數(shù)擬合方法，并通過試驗與仿真研究徑向切寬對最大切削力的影響及進(jìn)給率變化對平均切削力的影響。主要的研究工作及成果總結(jié)如下：
　　 1.提出了基于水平集方法的型腔嵌入表達(dá)模型及螺旋刀具軌跡規(guī)劃方法。引入曲率流運動，通過求解Hamilton-Jacobi系統(tǒng)方程進(jìn)行型腔可加工區(qū)域的識別，且利用隱函數(shù)進(jìn)行不可加工區(qū)域的幾何量計算。根據(jù)加工精度的要求，構(gòu)造水平集方程的速度函數(shù)，實現(xiàn)型腔邊界的低曲率偏置。通過建立相鄰偏置線間的對角線，實現(xiàn)

3、復(fù)雜型腔的低曲率螺旋軌跡規(guī)劃?；谒郊椒ǖ牡毒哕壽E生成的優(yōu)點是型腔邊界在偏置的過程無需處理復(fù)雜的拓?fù)渥兓?，且曲率流的平滑作用也不需檢測高曲率角點。與傳統(tǒng)的生成螺旋刀具軌跡方法相比，不需要設(shè)置復(fù)雜的求解偏微分方程的邊界條件。
　　 2.針對具有狹長特征的復(fù)雜型腔，提出隱式的智能刀具軌跡規(guī)劃方法。利用快速推進(jìn)法實現(xiàn)型腔的中軸變換，其優(yōu)點是自動選擇初始拓?fù)涔?jié)點，且能夠處理帶孔幾何結(jié)構(gòu)的中軸變換，使其能方便處理復(fù)雜帶島型腔。根據(jù)中軸

4、變換的性質(zhì)，確定型腔中軸上最大內(nèi)切圓的圓心及半徑，通過設(shè)定狹長區(qū)域與非狹長區(qū)域分割的內(nèi)切圓半徑閾值，實現(xiàn)根據(jù)型腔特征的區(qū)域分割。利用符號距離函數(shù)的特性，進(jìn)行非狹長區(qū)域的區(qū)域合并，然后在不同區(qū)域分別構(gòu)造大圓弧刀具軌跡及螺旋刀具軌跡，從而實現(xiàn)復(fù)雜型腔的智能刀具軌跡規(guī)劃。
　　 3.根據(jù)數(shù)控加工試驗進(jìn)行銑削穩(wěn)定性分析。在建立平底刀線性與非線性切削力模型的基礎(chǔ)上，研究了以加工過程中的動態(tài)位移為變量的切削過程穩(wěn)定性分析的一維模型與二維模型