基于真实刀位轨迹的铣削厚度建模

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1、学术论文RESEARCH基于真实刀位轨迹的铣削厚度建模术贺小东1，雷海峰2，江波2，吴宝海1(1．西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室，西安710072；2．中航工业西安航空发动机(集团)有限责任公司，西安710021)【摘要】瞬时未变形切削厚度是决定铣削加工切削力预测精度的一个重要参数。现有铣削力预测方法中，通常采用圆形轨迹逼近铣刀刀齿的运动轨迹并进行未变形切削厚度的计算。铣刀刀齿的实际运动轨迹为摆线轨迹，采用圆形轨迹近似必然造成在计算未变形切削厚度时存在误差。为获得更精确的铣削力

2、预测结果，本文提出了一种基于刀齿真实轨迹的未变形切削厚度计算方法。通过计算铣刀刀齿的真实摆线运动轨迹，推导出未变形切削厚度计算的超越方程。通过对该超越方程的数值求解，得到了准确的未变形切削厚度。最后，通过算例分析及对比验证了所提方法的有效性。关键词：铣削；真实刀刃轨迹；瞬时铣削厚度；铣削力ModeloftheInstantaneousUnderformedChipThicknessBasedonRealToolPathHEXiaodon91，LEIHaifen92，JIANGB02，WUBaoha

3、il(1．KeyLaboratoryofContemporaryDesignandintegratedManufacturingTechnology(NorthwesternPolytechnicalUniversity)，MinistryofEducation，Xi’an710072，China,2．AVICXi’allAero-Engine(Group)Ltd．，Xi’an710021，China)【ABSTRACT】Inthemillingprocess，thedeterminationSo

4、ftheinstantaneouundeformedchipthicknessisakeyissue．Inthetraditionalmodels，assumingacirculartoolpath，theinstantaneouundeformedchipthicknessisexpressedasafunc—tionoffeedpertoothandthephaseangle，whichresultedindecreasedaccuracyoftheresults．Thispaperprese

5、ntsamoreaccuratemethodofthedeterminingoftheundeformedchipthicknessbasedonturetoothtrajectories．Thoughanalyzingturetoothtrajectories，theinstantaneouundeformedchipthicknesscanbeobtainedbysolvingthetranscendentalequation．Finally,performthesimulationandex

6、perimentvalidation，theresultsshowthatthemethodproposedhasmoreadvantages．Keywords：Milling；Turetoothtrajectories；Instantaneousundeformedchipthickness；MillingforceDoI：10．16080／j．issnl671—833x．2016．1／2．084未变形切削厚度是铣削加工建模的重要参数之一。传统的切削厚度模型中，假设刀位轨迹是圆形，进而近似得到切

7、削厚度和每齿进给及相位角的关系，通过验证【1】，在理想状态下，即不考虑刀具偏心等，进给量为定值时，在每齿进给比较小的情况下，这种假设可以满足一定的计算要求。虽然传统模型高度简化了分析过程，但是不能满足日益增长的高精密工程的需求。随着对加工精度要求的提高，如超精加工和铣削振动的影响等，需要更加精确地计算铣削力时，就需要更加精确地求出未变形切削厚度。+陕西省自然科学基础研究计划资助项目(No．2014JM7274)。84航空制造技术·2016年第1／2期铣削是断续的切削过程，为了确定切削厚度，必须首先

8、确定刀具相对工件的切触点轨迹。铣削过程几何已经得到了广泛的研究，早期的学者认为切触点的轨迹是圆形，MARTELLOTYI【2。3】的研究表明铣刀的刀位轨迹是余摆线，并且推导出了准确的轨迹方程。SPEIWAK【41提出了更加精确的近似刀位轨迹来计算切削厚度。LI等【51应用泰勒展开得到了超越方程的数值解，求得了真实刀位轨迹下未变形切削厚度的近似解。RAO等161对曲面加工中的切削厚度进行了分析，并将真实轨迹和圆形近似轨迹的铣削厚度进行了对比。袁平【”在有限元仿真中用到了真实刀位轨迹。