球头铣刀切削力对曲面加工误差的影响研究

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1、交流河北农机HEBEINONGJI摘要：球头刀具是自由曲面精加工和半精加工的主要方式，探究球头铣刀切削时的受力状况可为正确选择切削参数提供理论指导。通过研究铣削力与切削面积之间的关系，构建球头铣刀的切削力模型，结合实验采用回归分析方法求取切削力系数的计算方法，从而获得切削力对曲面加工误差的影响因素。为正确选用切削参数提供了理论依据，并有利于高效加工的顺利进行。关键词：三轴铣削加工；球头铣刀；切削力；切削力模型；加工误差球头铣刀切削力对曲面加工误差的影响研究山西中北大学机械与动力工程学院白涛王彪陈佳佳引言于刀具顶部发

2、生磨损，从而采用间隔180°的右旋切削科学技术的飞速发展，对机械制造加工的要求越刃2个，螺旋角=600。铣削使用冷空气冷却。主轴转速来越高。3000r/min，信号频率为h=5000Hz。实验切削参数如表一个标准化的切削力模型是检测加工性能的必要2.1所示。测得对应的每转平均切削力如表2.2所示。条件。球头铣刀不仅是数控铣床、加工中心等数控设备表2.1实验采用的切削参数最常用的刀具，也是复杂曲面加工过程中的重要工具。每齿进给进给速度每齿进序切深进给速序切深刀具的磨损和铣削参数的变化，能真实地反映出加工(mm/(mm

3、/(mm/号（mm）(mm/min)号(mm)tooth)min)tooth)中的具体情况，并决定产品质量。使用球头铣刀过程中，如若选定材料的情况，采用工艺参数和刀具可以决10.82000.0590.52800.07定铣削加工的误差和加工的效率，使得铣削工艺对加21.22000.05100.82800.07[1]工表面的质量和生产率产生影响。31.52000.05111.02800.071铣削力系数建模41.82000.05121.22800.07铣削力系数是切削宽度、深度和每齿进给量的函数。文章计算切削力系数为切

4、削微元z/R的一次多项52.12000.05131.52800.07式。铣槽在水平方式时每转切削力表达为：62.52000.05140.33600.09F軈x=DX+a10×d11+a11×d12+b10×d13+b11×d14+c10×d15+c11×d1670.12800.07150.53600.09F軈y=DY+a20×d21+a21×d22+b20×d23+b21×d24+c20×d25+c21×d2680.32800.07F軈z=DZ+a30×d31+a31×d32+c30×d35+c31×d36(1)表

5、2.2实验测得的每转平均切削力其中：序号Fx(N)Fy(N)Fz(N)序号Fx(N)Fy(N)Fz(N)F軈x、F軈y、F軈z代表x、y、z方向的每转切削力，通过测算1-15.9618-118.1142123.70609-5.1674-115.6752153.3173一周内切削力取平均值得出，而DX、DY、DZ是X、Y、Z2-28.3657-161.2819154.459110-21.8678-149.7647197.7166轴方向对应的常数项。根据最小二乘估计法，求得7个未知数的最佳值[2]。本文进行15组不同切

6、削条件下的3-49.4550-176.9581153.823211-30.6736-193.3975246.5371水平铣槽切削实验，得到相应的观查值，方程组表示如4-77.9579-258.9262253.103612-52.7972-187.7956205.7374下：5-91.8459-271.4073324.965213-69.5152-260.3599254.5662F軈x25×1=A25×7*A7×1F軈y25×1=B25×7*B7×1F軈z25×1=C25×7*C7×1(2)6-186.7311-36

7、1.3686324.974214-2.5654-86.1765128.49282实验及模型参数估计74.7647-17.806182.674115-8.8611-123.6231173.4330#材料：45钢，刀具为合金钢球头铣刀d=12mm，由80.1695-73.7926104.2553作者简介：白涛，1989出生，山西柳林人，在读硕士研究生，研究方向：制造自动化技术及系统。分别将每组实验的切削值和它们测得的每转平均422014年第11期河北交流HEBEINONGJI农机切削力一起代入（1）、（2），进行计算可

8、以得到铣削力系的是X和Y的方向力，Z方向力经过修正后，其平均值数模型参数估计结果为：也已经和实际测量的平均值基本吻合，因而预测结果对于实际操作是可以接受的。A軍6×1=1.0e+6-0.1758-0.02176.58760.02424小结B軍6×1=1.0e+7*0.17961.68170.0003-0.0095-1.2185本文建立球头铣刀加工时的切削力模