球头铣刀铣削力建模与仿真研究

发布时间：2021-05-16 20:37

　　球头铣刀因其适应性强的特点而广泛应用于眼镜镜片、发动机叶片和汽车车身部件等曲面零件的加工中。然而,球头铣刀的铣削力对于零件表面加工质量有重要的影响,是影响加工过程稳定性和加工效率的决定性因素。因此,对球头铣刀铣削力进行建模具有十分重要的意义。依靠现代计算机强大的计算能力,快捷地实现球头铣刀铣削力的预测,通过模型分析不同的刀具参数和工艺参数对铣削力的影响规律,以更小的铣削力冲击、更长的刀具寿命、更稳定的加工过程和更小的切削力为目标对加工参数和刀具参数进行优化,对于制造业的产业升级和优化有着重要的指导意义。本文以秦川机床厂铣削过程中球头铣刀铣削力的分析和研究为背景,围绕球头铣刀铣削力的建模与仿真展开研究,首先围绕铣削过程中的刀具参数、进给速度、刀轴偏心和刀轴倾角等因素进行分析,通过建立基准坐标系和运用齐次坐标矩阵变换原理完成了刀齿切削点的运动学建模,获得了任意时刻任意刀齿上的任意点在工件坐标系中的坐标。然后提出了基于逻辑数组的刀-工接触区域识别方法和瞬时未变形切屑厚度计算方法,并在此基础上结合微元法和Z-MAP法完成了球头铣刀铣削力建模与仿真。为了验证铣削力模型的预测能力,设计了切削试验对... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究课题的提出及其意义
    1.2 铣削力建模与仿真的研究方法
    1.3 半解析法预测铣削力的研究现状
        1.3.1 微元切削力模型
        1.3.2 切削力系数求解
        1.3.3 刀-工接触区域判别
        1.3.4 瞬时未变形切屑厚度求解
    1.4 本文的研究内容和章节安排
2 球头铣刀刀刃运动轨迹建模
    2.1 工件和刀具坐标系定义
    2.2 球头铣刀刀刃运动轨迹数学建模
    2.3 本章小结
3 球头铣刀铣削力的建模与仿真
    3.1 微元铣削力模型
    3.2 瞬时铣削力
    3.3 刀齿、时间和网格离散
    3.4 刀-工接触区域判别
    3.5 瞬时未变形切屑厚度求解
        3.5.1 与毛坯面求未变形切屑厚度
        3.5.2 与刀齿扫掠面求未变形切屑厚度
    3.6 切削力系数求解
    3.7 本章小结
4 铣削力预测模型的试验验证
    4.1 试验设备与说明
    4.2 工艺参数设计
        4.2.1 铣削力系数辨识试验设计
        4.2.2 铣削力预测模型验证实验设计
    4.3 铣削力预测模型仿真与试验结果的对比分析
    4.4 本章小结
5 相关参数对于铣削力影响的仿真分析
    5.1 铣削力影响因素分析
    5.2 铣刀几何参数对铣削力的影响
        5.2.1 铣刀半径对铣削力的影响
        5.2.2 铣刀螺旋角对铣削力的影响
    5.3 加工参数对铣削力的影响
        5.3.1 背吃刀量对铣削力的影响
        5.3.2 每齿进给量对铣削力的影响
        5.3.3 行距对铣削力的影响
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果



本文编号：3190362