三维曲面五轴宽行加工铣削力预报

发布时间：2017-07-20 18:01

  本文关键词：三维曲面五轴宽行加工铣削力预报

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【摘要】：随着高端数控机床,尤其是五轴数控加工中心的发展应用,以及复杂曲面加工方法的不断创新,实际生产中为提高加工效率,采用平头立铣刀五轴宽行加工复杂曲面已经成为发展趋势。铣削加工中,铣削力是影响铣削振动、切削变形、切削热以及表面质量的重要参数,也是影响工件的加工精度、生产成本的重要因素。因此深入研究平头立铣刀曲面宽行加工的铣削力预报,建立相应的铣削力预报模型,具有重要的理论意义和实用价值。本文针对平头立铣刀曲面宽行加工铣削力预报进行研究,着重对刀具接触界面、刀刃有效切削区间以及铣削力模型进行深入研究,主要研究内容如下：(1)提出了刀具接触界面解析模型。针对平头立铣刀曲面宽行加工过程中刀具接触界面不断变化的特点,基于微分思想,将复杂的加工曲面看成是一系列微小斜平面的组合,并建立斜平面坐标系、刀具坐标系、工件坐标系,再将刀具切深看成是一系列切削薄层的叠加,获取每一切削薄层上刀具接触界面的几何信息,建立刀具接触界面(CWE)解析模型；最后通过分析加工过程中刀轴与加工曲面之间的运动几何关系,针对微小斜平面建立平头立铣刀曲面宽行铣削的刀具接触界面解析模型。(2)提出了刀刃有效切削区间算法。在已获得的刀具接触界面解析模型的基础上分析刀具接触界面的形状特点,提出与之对应的刀刃点切触判据,通过分析平头立铣刀旋转过程中刀具切削刃曲线与刀具接触界面边界曲线的位置关系,提出刀刃有效切削区间的计算方法,进而开发出界定平头立铣刀曲面宽行加工刀刃有效切削区间的程序。(3)建立了铣削力预报模型。基于微元切削力模型及未变形切屑厚度模型,建立基于刀具坐标系下平头立铣刀曲面宽行加工的铣削力预报模型。通过离散采样获取刀具轨迹上离散刀位点,得到刀具轨迹上各离散刀位点处的斜面倾斜角和进给方向角,通过坐标旋转变换得到基于工件坐标系下的铣削力预报模型。通过平头立铣刀曲面宽行加工实验,验证了该铣削力预报模型的有效性。
【关键词】：铣削力预报 刀具接触界面 平头立铣刀 宽行加工
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG547
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-23
• 1.1 课题背景与意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-20
• 1.2.1 曲面宽行加工的研究现状11-15
• 1.2.2 可变切削条件下铣削力模型15-17
• 1.2.3 刀具接触界面模型17-20
• 1.2.4 发展趋势20
• 1.3 存在的主要问题20-21
• 1.4 论文主要内容21-23
• 2 复杂曲面宽行加工刀具接触界面解析模型23-40
• 2.1 引言23-24
• 2.2 坐标系与刀具标架24-26
• 2.2.1 进给方向角25
• 2.2.3 斜面倾斜角25-26
• 2.3 斜平面下的刀具接触界面半解析模型26-33
• 2.3.1 边界曲线AB27-28
• 2.3.2 边界曲线AC28-31
• 2.3.3 边界曲线BC31-33
• 2.4 三维曲面五轴宽行加工刀具接触界面仿真33-39
• 2.4.1 刀具接触界面仿真实例33-36
• 2.4.2 刀具接触界面仿真结果分析36-39
• 2.5 本章小结39-40
• 3 复杂刀具接触条件下的刀刃切削区间40-49
• 3.1 引言40
• 3.2 平头立铣刀切削刃曲线40-41
• 3.3 刀刃有效切削区间41-45
• 3.3.1 切触点判据41-43
• 3.3.2 算法流程及程序实例43-45
• 3.4 仿真实例与结果讨论45-48
• 3.5 本章小结48-49
• 4 复杂曲面宽行加工铣削力预报与实验验证49-65
• 4.1 引言49
• 4.2 未变形切削厚度49-50
• 4.3 铣削力模型50-53
• 4.4 铣削力预报算法流程53-54
• 4.5 实验条件及参数设定54-59
• 4.6 实验结果与仿真结果59-63
• 4.7 本章小结63-65
• 结论65-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况70-71
• 致谢71-72

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本文编号：569244