高能效铣刀瞬时切削行为及其评价方法

发布时间：2020-06-29 20:09

【摘要】：高速铣削技术凭借其优良的高效切削性能,广泛应用于航空、航天、汽车、模具等行业,实现铣刀高能效符合“能源效率与低碳制造”的行业发展主题,具有重要的现实意义。建立能够反映铣刀切削能效的评价模型为铣刀高能效的设计提供了能效指标,具有重要意义。为此,针对高能效铣刀设计中存在的能效指标单一问题,建立振动作用下的铣刀刀齿切削行为解算模型,对振动作用下的高速面铣刀刀齿的切削行为进行解算;提出振动作用下面铣刀加工表面形貌仿真方法和瞬态切削力解算方法,构建基于切削能耗和铣削加工表面质量之间关系的高能效铣刀评价模型。建立振动条件下的高速铣刀刀齿切削运动参考系,利用三维空间坐标变换,建立参考系中各个坐标系之间的关系,用以求解刀齿任一点在工件坐标系中的位置方程;根据上述得到的铣刀刀齿位置方程,建立振动作用下的刀尖运动轨迹和主、副切削刃方程,用来表征振动作用下的铣刀刀齿切削行为;根据铣刀刀齿切入、切出工件时的振动特性,提出刀齿瞬时位置角的解算方法并给出解算实例,用以验证该方法的可行性。对铣刀顺铣、逆铣两种不同切削方式下铣刀各个刀齿的有效切削时间段进行求解,并结合振动作用下的铣刀刀齿切削行为解算方程,得到高速面铣刀刀齿有效切削行为的解算方程;构建高速铣削加工表面形貌Z-map模型,并结合面铣刀刀齿有效切削行为的解算方程,提出一种振动作用下的面铣刀加工表面形貌仿真方法,并给出仿真流程及仿真实例。根据铣削加工表面形貌的仿真结果,建立铣刀瞬时切削力的解算模型,并给出瞬时切削能效的解算方法;建立基于瞬时切削能耗和加工表面残留高度的铣刀能效评价模型,根据该模型对铣刀的瞬时切削行为进行解算;提出一种铣刀切削能效的评价方法,并给出评判实例。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG714
【图文】：

切削运动,刀齿,参考坐标系,铣刀

- 5 -图 2-1 铣刀刀齿的切削运动参考坐标系Fig.2-1 Cutting motion reference frame for milling cutter teeth表 2-1 铣刀刀齿的切削运动参考坐标系含义解释Table2-1 Interpretation of the reference frame of the cutting motion of milling cutter teeth序号参数参数含义1 L 工件在 xg轴方向上的长度。2 W 工件在 yg轴方向上的长度。3 H 工件在 zg轴方向上的长度。

模型图,铣刀,振动作用,姿态

- 7 -图 2-2 振动作用下的铣刀切削姿态模型Fig.2-2 The milling cutter attitude model under vibration表 2-2 振动作用下的铣刀切削姿态模型含义解释2 Interpretation of the model of milling cutter's cutting attitude model under参数参数含义e 计算铣刀悬伸量的起点。od计算铣刀悬伸量的终点。l 铣刀悬伸长度。eoacv轴在在平面 coda 上的投影，与 c 轴（zg轴）的夹角为eobcv轴在平面 codb 上的投影，与 c 轴（zg轴）的夹角为 αAx铣刀坐标原点在 xg轴方向上的振动位移，其中，在 xg的位移为正，在 xg轴负方向的位移为负。Ay铣刀坐标原点在 yg轴方向上的振动位移，其中，在 yg的位移为正，在 yg轴负方向的位移为负。Az铣刀坐标原点在 zg轴方向上的振动位移，其中，在 zg的位移为正，在 zg轴负方向的位移为负。

【参考文献】