圆锥曲面数控编程及刀具轨迹仿真分析研究-论文.pdf

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1、2014年第48卷No．859圆锥曲面数控编程及刀具轨迹仿真分析研究刘迎春，赵凯，刘战强潍坊科技学院；山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室摘要：为提高圆锥特征曲面的加工效率和加工稳定性，建立了一种圆锥特征曲面刀具轨迹分析模型。首先，通过UG软件对圆锥特征曲面进行建模和数控编程。然后，利用ThirdWaveSystem-PM仿真软件对刀一工材料属性、刀具轨迹和机床参数进行描述，建立了圆锥特征曲面铣削加工预测模型。最后，利用已经建立的模型对圆锥特征曲面三种刀具轨迹铣削加工过程中的加工时间、切削力、刀具温度和主轴功率进行预测分析和比较。研究认为

2、，往复刀具轨迹相对于单向和螺旋刀具轨迹更适合圆锥特征曲面的铣削加工。关键词：圆锥特征曲面；数控编程；刀具轨迹；切削力；刀具温度；主轴功率中图分类号：TG5；TG501．3；TG54文献标志码：ANCProgrammingandToolPathAnalysisofTaperedSurfaceCharacteristicsUsingSimulationMethodLiuYingchun．ZhaoKai．LiuZhanqiangAbstract：Toimproveprocessingeficiencyandstabilityoftaperedsur

3、facecharacteristics，atoolpathanalysismodeloftaperedsurfacecharacteristicsisdeveloped．Firstly，three—dimensionalsolidmodelsandNCprogramsoftaperedsur—facecharacteristicsiscreatedbyUGsoftware．Then，thepredictionmodelofmillfiagprocessoftypicallytaperedsurfacecharacteristicsisesta

4、blishedbymodelingtool—workmaterialproperties，thetoolpathandmachineparametersusingThirdWaveSystem—PMsoftware．Lastly，themachiningtime，cuttingforce，tooltemperatureandspindlepowerofthreetoolpathsoftypicallytaperedsurfacecharacteristicsarepredictedbyestablishedmode1．Theresultssh

5、owreciprocatingtoolpathrelativetotheone—wayandspiraltoolpathismoresuitableformillingtaperedcurvedsurfacecharacteristics．Keywords：taperedsurfacecharacteristics；NCprogramming；toolpath；cuttingforce；tooltemperature；spindlepower[13]开发了一套面向数控铣削加工过程的动力学1引言仿真优化系统，有效的预测了铣削加工过程中的瞬铣削加

6、工广泛应用于航空航天、精密仪器、医疗时铣削力和主轴功率。然而以上研究均将复杂零件器械、体育器械和武器等制造业。因其具有较大的严重简化，忽略了刀具轨迹在加工过程中的重要影材料去除率，而被用于曲面的成形加工。加工过程响。中，刀具轨迹因与曲面形状相适应而变得复杂，为深航空机匣零件外部主要型面为圆柱形或圆锥形入了解铣削加工机理，大量学者对铣削加工过程进等典型特征曲面，安装座分布相对较少，生产过程需行了研究。文献[1—8]利用理论方法对圆周铣削进行大面积的典型特征曲面的铣削加工。因此，圆过程中的切削力进行数学表达。该方法仅通过对理锥特征曲面的加工方法对

7、整个机匣的生产效率和生论力模型或机械力模型的推导即可获得切削力的表产成本有重要影响。正确选择刀具轨迹，不但可以达式，然而切削力系数的确定需要大量的切削实验，减少加工时间，提高生产效率；而且可以减小加工振资源浪费严重；文献[9—10]研究了切削用量对切动，提高刀具和机床的寿命。基于此，本文建立了一削力的影响，研究认为切削力随轴向切削深度、径向种圆锥特征曲面刀具轨迹分析模型。首先，通过切削深度和每齿进给量的增加而增加，而随切削速UG软件对特征曲面进行建模和数控编程。然后，度的增加呈减小的趋势；文献[11—12]则研究了刀利用ThirdWaveSy

8、stem-PM仿真软件对刀一工材具几何参数对切削力的影响，研究认为刀具齿数对料属性、刀具轨迹和机床参数进行描述，建立了圆锥切削力影响最大，径向前角次之，螺旋角最小。