面铣刀正交车铣加工切屑厚度的计算方法.pdf

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1、2015年9月第41卷第9期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsSeptember2015V01．41No．9http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．CBDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2014．0700面铣刀正交车铣加工切屑厚度的计算方法邱文旺，刘强8，袁松梅(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191)摘要：切屑厚度的求解是进一步研究

2、切削过程机理以及实现加工过程仿真的基础．针对面铣刀正交车铣加工过程进行了研究，通过对刀刃轨迹进行简化，推导了计算几种不同形状面铣刀切屑厚度的统一公式，并结合几组具体实例与通过数值方法求得的切屑厚度进行了对比．最后，应用所建立的切屑厚度计算公式实现了对正交车铣加工切削力的仿真，并在车铣复合机床上进行了实验验证．对比仿真实例及切削力实验结果显示所给出的切屑厚度计算模型具有良好的精度和较高的计算效率．同时，统一的表达形式也使得所提出的方法适合于正交车铣加工过程通用仿真软件的开发，具有较大的工程应用价值．关

3、键词：面铣刀；正交车铣；刀刃轨迹；切屑厚度；切削力中图分类号：THl64文献标识码：A文章编号：1001．5965(2015)09—1638．07在航空工业，存在着许多的回转体或是半回转体同时带有凸台、耳片或者窗口等异形特征的工件．这类工件在应用传统的方法进行加工时效率低、成本高，对工厂来说是个很大的挑战．近些年出现的车铣复合加工技术为应对这一问题提供了有效的解决途径．越来越多的研究人员开始重视这一新技术，并在许多方面对其进行了探索和研究¨“．这些研究进一步拓展了人们对车铣加工技术的认识和应用．切削

4、力仿真是虚拟数控加工的重要研究内容，同时也是进一步研究切削加工过程和优化切削参数的基础．而切屑厚度的计算精度和效率又对最终的切削力仿真结果具有重要影响．在传统的立铣刀加工过程模型中，Martellotti指出铣刀齿的轨迹为次摆线，并得到了较为精确的方程M4]．然而为应用方便，通常采用简化公式。疋×COS妒(．疋为每齿进给，9为接触角)来计算未变形切屑厚度¨1；对于球头刀加工过程，人们则采用公式．f×COS妒×COS7(y为余偏角)来近似计算其未变形切屑厚度一1，上述公式既清楚了揭示了切屑厚度与相关参

5、数的物理关系，同时给出了满足精度要求的较简便的计算切屑厚度的方法因而在铣削过程仿真中得到了大量的应用．Zhu等通过用刀具形状代替切削刃轨迹，对球头刀加工曲面过程的切屑厚度进行求解，并在此基础上实现了切削力的仿真。loJ．Montgomery和Ahintas在进行铣削加工过程仿真时，用一系列离散的点来表示工件表面，并根据切削刃和工件表面的位置来计算切屑厚度¨“．另一类应用较多的方法则是通过列出刀刃轨迹方程，再通过数值解法求出每个瞬时的切屑厚度¨⋯，这种方法具有更高的计算精度，然而应用这种方法进行仿真需

6、要占用更多的时间，同时也很难看出切屑厚度公式的物理意义，一般用在多轴加工仿真中．针对正交车铣加工过程，姜增辉和贾春德收稿日期：2014·11-17；录用日期：2015-01·16；网络出版时间：2015-02-2515：32网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20150225．1532．004．html基金项目：国家科技重大专项(2010ZX04014-052)；国家自然科学基金(11290144)作者简介：邱文旺(1985一)，男，河北唐山人，博士研

7、究生，wenwang_qiu7105@163．corn。通讯作者：刘强(1963一)，男，湖南耒阳人，教授，qliusmea@buaa．edu．cn，主要研究方向为数控加工过程仿真优化、先进数控及运动控制、机床动力学．引用格式：邱文旺．到强，袁松梅．面铣刀正交车铣加I切属厚度的计算方法￡1]．北京航空航天大学学报．2015．41(9)：1638．1644．QiuwW，LiuQ，YuanSM．Computingappmachofuncutchipthicknessinorthogonalturn—mi

8、llingwithinsertedcutters【J]．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics．2015，41(9)：1638．1644(inChinese)．第9期邱文旺，等：面铣刀正交车铣加工切屑厚度的计算方法1639实现了切屑形状的计算机仿真，并研究了不同工艺参数对切屑形状的影响。1⋯．在正交车铣加工中，刀具切削刃通常被划分成圆周刃和端面刃两部分，姜增辉和贾春德对无偏心正交车铣加工过程进行了建