准对称铣削定子内螺旋曲面切削力预测与仿真.pdf

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1、2014年2月机床与液压Feb．2014第42卷第3期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．42No．3DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．03．043准对称铣削定子内螺旋曲面切削力预测与仿真王树强，刘希敏(沈阳化工大学机械工程学院，辽宁沈阳110142)摘要：针对定尺寸盘形铣刀准对称铣削螺杆定子内螺旋面的切削方法，建立了铣削加工的几何模型，根据塑性理论推导出切削力预测的计算公式。采用有限元方法对切削过程进行了建模仿真。在相同切削参数下，对仿真结果和预测公式计算结果进行比较，为机床传动机构设计和切削参

2、数优化提供了数据支持。关键词：铣削；螺旋曲面；切削力；切削仿真中图分类号：TH164文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)3—155—3CuttingForcePredictionandSimulationforQuasi-symmetricMillingoftheStator’SInnerHelicoidWANGShuqiang．LIUXimin(SchoolofMechanicalEngineering，ShenyangUniversityofChemicalTechnology，ShenyangLiaoning110142，

3、China)Abstract：Forfixedsizediskmillingcutterquasi-symmetricmillingmethodofscrewstator'sinnerhelicoid，geometricmodelofthecuttingwasstudiedandtheforcepredictionformulawasderivedaccordingtotheplasticitytheory．Thefiniteelementmodelingandsimulationforthecuttingprocesswerestudied．I

4、ntheconditionwiththesamecuttingparameters，simulationresultsandthepredictioncalculationresultswereeomp~ed．Itprovidesdatasupportforthedesignoftransmissionmechanismandtheoptimizationofcuttingpa-rameters．Keywords：Milling；Helicoid；Cuttingforce；Cuttingsimulation金属材料的切削过程包含机械、热、力和它们

5、的向相同。刀具的旋转为主运动，刀具相对于工件的螺耦合作用，是一个极其复杂的非线性问题。仅仅依靠旋运动为进给运动。试验手段，不但费时费力，增加成本，而且切削过程此工艺方法能否应用于实际生产，关键是能否实中的重要物理量，例如应变、温度和残余应力等都很现刀具的有效传动。切削力计算成为设计传动机构和难准确地第一时间获取。采用理论分析和有限元模拟切削参数选择和优化的重要环节。的方法对螺杆定子内螺旋曲面对称铣削加工中切削力2铣削力的预测的模型进行了研究。根据塑性理论分析，针对特定的准对称齿槽铣削1铣削成形原理加工方式，给出铣削力的预测经验公式。建立盘状铣多头

6、螺旋定子内螺旋刀铣削加工的几何模型，如图2所示，刀具同时铣削曲面是一种截面复杂、大螺旋定子的上下相对的两个齿槽。选择盘状铣刀顶刃导程、偶头数的复杂深上的一点为研究对象，刀具的轴向进给速度为刀盘的角速度为∞，上下两侧的切削深度均为a。由于孔。作者在文献[1]中刀具在上侧齿槽的铣削为逆铣，在下侧齿槽的铣削为提出了一种采用盘状成形顺铣，因此称为准对称铣削。下面将分别来进行分铣刀同时铣削相对两个螺析。旋槽的加工方法，其成形图1铣削成形原逆铣时，刀具的切入点为点B，切出点为点E。原理和坐标系如图1所理及坐标点为切人点在t时刻后的瞬时切削位置，为瞬时示。0一

7、XYZ为工件定坐标系，0一xyz为刀具动坐标系，两坐标系原点相同，铣削角，0为最大铣削角。刀具切削点从切入到切出为工件轴线和刀具轴线的交点。轴和轴的方向相所切除的切削层面积是由曲线BME、直线E／、r及圆弧同，Y轴和z轴在一条直线上且方向相反，z和y方BN围成的图形面积。当铣刀由点曰切人到由点E切收稿日期：2013—01—15作者简介：王树强(1978一)，男，博士，讲师，研究方向为现代制造技术。通信作者：刘希敏，E—mail：lxmlxm2001@一163．como·156·机床与液压第42卷出，所用时间为，机床在时间内铣削的进给量F=SkA／

8、sin+{：vfTF=pacosT0／cos(咖一0)式中：Sk为工件材料的动态剪切强度；A为切削层的截面积；P为工件材料密度；为刀具的