基于傅立叶级数的立铣刀铣削力模型.pdf

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1、机械设计与制造第7期256MachineryDesign&Manufacture20l2年7月文章编号：1001—3997(2012)07—0256—03■～●模l基于傅立叶级数的立铣刀铣削力模型术●具0t●～李英松夏平何东皤(中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，绵阳621900)MillingForceModelforEndMillingBasedontheFourierseriesLIYing—song，XIAPing，HEDong-fan(InstituteofMechanicalManu

2、facturingTechnology，ChinaAcademyEngineeringPhysics，Mianyang621900，China)^$^t一e十十喜～一t斤川⋯●州十●⋯，【摘要】立铣刀加工应用广泛，铣削力模型是加工过程监控与优化的基础。分析了立铣刀铣削的过程，确定了铣削过程中各个几何量之间的关系。分析了铣削的机制，将铣削机制分为剪切效应与犁切效应，建立了铣削力的微分模型。对铣削力微分模型进行积分得到了刀具总铣削力，应用傅里叶级数变；换了多刀齿周期性的总铣削力，从而以更简单的形式模拟

3、了铣削力。最后采用实验回归了模型待定的切削系数，通过模型预测力与实验测量力的对比，误差在合理范围内，进而验证了模型关键词：立铣刀；铣削力模型；傅里叶级数【Abstract】Endmilliswidel3usednowadaysandmillingforcemodelisthebase，，zillingmonitot—ingandoptimization．Itana1)zestheend—millingprocedure，establishestherelationsbetweengeometric

4、senses．Thenthemillingmechanismisanalyzedwhichisdividedintoshearingandplowingc，anddferentialmillingforcesmodelisestablished．Inadditionthemilling]brcesmodelisintegratedtoachieiJeto——talmillingforce，whichischangedintoperiodiconewith，}ldti-cutterteeth6，us

5、ingFourierseries，thusthemillingforcesaresimulatedinaneasierway．Theundeterminedcuttingcoefficientsofmodelareregressedthroughexperiments．whichisverifiedwithe，rorwithinthereasonablerangethroughcomparingthemodtlf、predictiveforcewithexperimentatmeasttri!~g

6、force．eventually，，KeyWords：EndMill；FourierSeries；MillingForceModel、t-。h．、‘。，。．i、‘．。．。。．．．。、．中图分类号：TH16，TG714文献标识码：A的序列合成，对多街剧期性铣}lilj力进行傅丑I1r变换，建r傅1引言叶级数形式的立铣铣削力模型。立铣刀铣削广泛应用f加工各种零件，精确实用的铣削力模型町以适_F}{于铣削加工参数的优化，加工过程的实时监测等，2立铣刀铣削几何模型一一直是学者们的研究热点。针埘立铣刀，铣削

7、力模型基本可以分为对立铣铣削过程进行儿何模拟，【皋I1所示建具的笛L坐标系—l，其次建立I件坐标系Xw一，。lx为每齿进三类：经验模型，物理模型，机械论模型。经验模型通过做大量的实给量，刀具旋转速度为S(r／nfin)，进给速度为／[mnl／nlin)，刀齿数为验测量不同铣削加1二参数条件F的立铣刀铣削力，直接拟合立铣l，JⅣ，刀具轴向切削深度为，径向切削深度为dr，R为刀具半径铣削力与铣削加工参数的经验公式I。物理模型直接模拟铣削过程的物理机制12-31。机械论模型的研究开始于Aj．SABBER

8、WAA[，给f{j了铣削力与切屑带的面积成正比的物理假设，这个比例系数称为切削系数。集11剪切系数铣削力模型将刀刃考虑为绝对锋利的，铣削力被集中为剪切面的剪切力，S．JAYARAM等假定剪切系数与瞬时朱变形}刀屑厚度成指数函数火系，采用单街，多齿切削两种方法实验确定切削系数与瞬时未变形切屑厚度的关系[51。双重剪切与犁切系数铣削力模型认为铣削力除了剪切面上的剪切力之外，还有与刀刃长度成止比的犁切力部分。各种研究表明，将立铣刀铣削力分为剪切力与犁切力，可以使剪切系数与犁切系数近似为常