球头铣刀加工表面形貌仿真预测-论文.pdf

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1、第2O卷第4期计算机集成制造系统Vo1．20No．42014年4月ComputerIntegratedManufacturingSystemsApr．2014DOI：10．13196／j．cims．2014．04．zhaohouwei．0880．10．20140419球头铣刀加工表面形貌仿真预测赵厚伟，张松+，赵斌，张庆，赵国强(山东大学机械工程学院／高效洁净机械制造教育部重点实验室，山东济南250061)摘要：根据表面形貌的定义，将球头铣刀加工表面分离为宏观的形状误差和微观的表面粗糙度两部分，综合运用几何建模和神经网络对表面形貌进行仿真预测。利用图形矩阵变换原理和矢量运算法则，推导出球头铣刀

2、相对于工件的运动轨迹方程，建立了基于MATIAB软件的三维表面形貌仿真模型对形状误差进行预测。借助于MATLAB软件，通过反复训练建立了BP神经网络表面粗糙度预测模型。通过实验验证了仿真预测模型的准确性，表明所建立的模型具有有效的预测作用。关键词：表面形貌；球头铣刀；形状误差；表面粗糙度；仿真；预测中图分类号：TH164；TP391文献标识码：ASimulationandpredictionofsurfacetopographymachinedbyball—noseendmillZHAOHou—wei，ZHANGSong，ZHA0Bin，ZHANGQing，ZHAOGuo—qiang(KeyL

3、aboratoryofHighEfficiencyandCleanMechanica1Manufacture，MinistryofEducation／Scho01ofMechanicalEngineering，ShandongUniversity，Jinan250061，China)Abstract：Accordingtothedefinitionofsurfacetopography，itcouldbeseparatedintotWOpartsofmacroscopicshapeerrorandmicroscopicsurfaceroughness．Anintegratedmethodwhi

4、chincludedgeometricmodelingandneuralnet—workwasproposedtOsimulateandpredictsurfacetopography．Byusingtheprinciplesoftransformationfigurema—trixandvectoroperation，themovementpathequationofball—noseendmillversuswork-piecewasderived．Asimu—lationmodelforthethree-dimensionalsurfacetopographygeneratedbyaba

5、lbnoseendmillwasestablished，whichcouldpredicttheshapeerror．BymeansofMATLABsoftware。theBackPropagation(BP)neuralnetworkpredic—tionmodelforsurfaceroughnesswasestablished．Theaccuracyofthesimulationandpredictionmodelswasverifiedbyexperiments，whichindicatedtheeffectivepredictionforsurfacetopography．Keywo

6、rds：surfacetopography；balbnoseendmill；shapeerror；surfaceroughness；simulation；prediction命E。因此，准确地预测表面形貌及其评定参数，不0引言但能在切削加工之前正确地识别出加工过程中可能表面形貌指切削加工中由于安装误差、刀刃形出现的表面缺陷，而且对合理确定切削参数、控制和状、刀具磨损和切削振动等因素，在零件被加工表面改进加工方法、研究表面几何特性与零件使用性能上残存的各种不同形状大小的微观凸峰和凹谷Ⅲ。的关系，以及提高生产效率、降低生产成本，都具有表面形貌对零件的机械性能、物理性能和使用性能重要的意义。有重要影

7、响，直接影响零件的工作精度和使用寿目前表面形貌的仿真预测方法主要有多元回归收稿日期：20130120；修订日期：201305—14。Received20Jan．2013；accepted14May2013．基金项目：国家自然科学基金资助项目(51175309)；国家科技重大专项资助项目(2012ZX04006011)；“泰山学者”建设工程资助项目。Founda-tionitems：Projects