正交车铣切屑仿真的研究.pdf

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1、第23卷第4期兵工学报VOl.23NO.42002年11月ACTAARMAMENTARIINOV.2002!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!正交车铣切屑仿真的研究"姜增辉贾春德（沈阳工业学院，辽宁沈阳，110015）摘要本文简要介绍了正交车铣运动的矢量方程，给出了正交车铣切屑仿真的数学模型，阐述了切屑形状的计算机仿真原理，并得到了不同工艺参数下切屑的仿真结果。分析了不同工艺参数对正交车铣切屑形状的影响，并得到偏心量取IeI=r-l时对切削较为有利。ns关键词机械制造工艺与设备；正

2、交车铣；切屑；仿真中图分类号TG501正交车铣是一种先进的切削技术，常应用于大法［1，2］。切削运动的数学模型为［3］型回转体毛坯的粗加工以及大型回转体薄壁件的精P（!W，!F）=C（!W）+M（!W）·G·［E+T（!F）］加工。与其它传统切削技术一样，正交车铣切屑的（2.1）大小决定了其单刃切削效率，而其形状的复杂程度式中，为工件转角；为铣刀转角；P为刀刃位!W!F又对切削力、切削温度有着重要影响，进而会影响到置矢量；C为铣刀轴心矢量；T为刀具矢量；E为偏工件的加工精度和刀具的使用寿命，因此对切屑形心矢量；M和G为坐标变换矩阵。状进行仿真有着重要的现实意义。"."正

3、交车铣切屑仿真的数学模型正交车铣切削产生的切屑是一个复杂的空间实!基本假设体，它由铣刀回转时刀刃形成的切入工件的空间曲为建立简化的分析模型，对正交车铣的切削过面（可由（2.1）式得到）与工件上相应的被切削部分程作如下假设：表面围合而成。若切屑是一个空间实体SO，刀刃（1）切屑被从工件上剥离后不产生变形。形成的切入未加工件S的空间曲面SU与未加工件1（2）切削刃绝对锋利，无论切削层多么薄都能上相应的表面SU围合而成的空间实体为SO'，则把切屑完整切下。2工件回转至第i周时铣刀的第j个齿从工件上切下（3）正交车铣时铣刀轴线与工件轴线垂直，铣切屑SO可通过下面的集合运算求得：

4、刀与工件轴线之间无安装误差。ij（4）切削时刀具的主偏角为90、副偏角为0，SOij=（S-SO'（i-1）（j-1）-SO'（i-1）j-主切削刃与副切削刃相互垂直，刀尖角为90。SO'（i-1）（j+1）-SO'i（j-1））#SO'ij（5）正交车铣加工中工件、铣刀均无转速误差。（2.2）由上可知，只要求得空间曲面SU，SU共同12"切屑仿真的基本原理围成的空间实体SO'，即可得到切屑SO下面求空ij.".!正交车铣运动的矢量方程间实体SO'.正交车铣是一种通过铣刀回转与工件回转的复若把曲面SU沿圆周刃回转轨迹和圆周刃方1合运动来实现金属材料的切除，从而使被加工件

5、的向划分成m>7份，则表面SU、实体SO'也相应地2形状精度与表面精度满足使用要求的全新的切削方被划分为m>7份。现从组成SU的个小曲面中任12001年11月收稿，2002年10月定稿。"国家“九五”科技攻关项目（96-A22-01-01）26兵工学报第23卷取一个SU，它的4个结点为P1，P（1+1），!""（2.4）12=14>12P1和P（1+1）（+1），与SU相对应地在SU取设为向量"、!的外积，即（+1）12242出SU，它的4个结点为P2，P（2+1），#="!（2.）224>2P2和P（2+1）（+1），则这8个结点可唯一确定由此可求得向量#与!的夹角余

6、弦为（+1）1一个小实体SO'.小实体SO'是一个由6个曲面）=#·!1（2.6）cOs（#，!1围成的六面体。在仿真时可用两平面相交后得到的I#I·I!1I一个折面代替一个空间曲面，这样就把围成小实体当cOs（#，!1）<时，该折面为凸面；当cOs（#，SO'的6个空间曲面转化成了12个平面，如图!1）>时，折面为凹面；当cOs（#，!1）=时，该面为平面。2.1所示。折面的凸凹问题解决之后，合成一个小实体SO.先作一含有8个结点的立方体S，并以上述12个平面的每一面为底面，以每一面的外法线方向为正向作12个比S稍大的立方体，S1、S2、S1、S2、1122S1、S2

7、、S1、S2、S1、S2、S1、S2，若一对立方体的底334466面交成的折面向外凸出，则取这一对立方体的并集为一个新实体，否则取交集为一个新实体，即〈SS1S2cOs（#，!）<〉~k=KUKI1>〈SS1S2cOs（#，!）>〉,k=KUKI1（K=1，2，3，⋯，6）（2.7）图2.1求小实体SO的示意图由上式可得S、S、S、S、S、S，代入（2.8）式得12346Fig.2.1SketchmapinseekingasmallentitySOSO'，再由（2.9）式得SO'，最后由（2.2）式得工件回转至第i周时铣刀的第j个齿从工件