碳纤维复合材料螺旋铣孔瞬时切削力系数识别

发布时间：2021-01-16 12:57

　　在螺旋铣孔过程中,刀具绕其自身轴线自转的基础上围绕预加工孔中心公转并保持轴向进给.为了准确预测碳纤维增强复合材料（CFRP）螺旋铣孔过程中的切削力,基于螺旋铣孔的基本切削机理,考虑刀具侧刃和底刃在进给过程中对切削过程的影响及复合材料的各向异性特征,构建螺旋铣孔过程中切削力解析模型.根据全因子条件下复合材料螺旋铣孔试验数据,采用数据拟合方法识别底刃切削力系数,采用瞬时切削力方法识别侧刃切削力系数.结果表明仿真切削力能够较好地拟合试验值. 

【文章来源】：东北大学学报(自然科学版). 2020,41(10)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

刀具中心轨迹

在螺旋铣孔过程中，刀具中心轨迹呈螺旋状下降，为了分析方便，首先建立两个坐标系，如图2所示，O-xyz为工件坐标系，c-xcyczc为刀具坐标系．假设刀具在任意时刻自转角度为φ，公转角度为θ．采用半解析方法进行切削力建模，假设M点位于刀具第i个切削刃上，其轴向高度为z，采用微分几何的方法将刀具离散成若干沿轴向分布的微元，对每个微元进行分析，分别建立切向、径向和轴向微元切削力:

在碳纤维增强复合材料的切削加工过程中，必须考虑纤维定向的影响．纤维切削角度为刀具进给方向与纤维铺层方向的夹角，当工件材料为0°铺层的单向CFRP，刀具绕预加工孔中心的公转导致刀具在铣孔过程中的任意位置处纤维切削角度均不同，如图3所示．当刀具自转方向和公转方向均为顺时针方向，刀具位于y轴最大位置时，纤维切削角度为0°，而当刀具瞬时针转过90°，纤维切削角度为90°，刀具继续转动，切削角度也在实时变化．在一公转范围内，纤维切削角度从0°变为180°，再从180°变化至0°．也就是说，在切削过程的每一时刻，由于刀具的旋转，纤维切削角度并不相同，但是对于单向铺层的复合材料，在公转一周范围内，纤维切削角度具有周期性，因此，轴向切削力必须考虑由于公转角度导致的切削力波动因素．

【参考文献】：
期刊论文
[1]面向球头铣刀多轴铣削加工的铣削力系数辨识[J]. 王博,黎柏春,杨建宇,王宛山.  东北大学学报(自然科学版). 2018(11)



本文编号：2980872