圆周铣过程中铣削力建模方法

摘要

本发明公开了一种圆周铣过程中铣削力建模方法，其目的是解决现有方法在铣削过程中建立的铣削力模型预测精度差的技术问题。该方法通过建立同时包含侧刃切削和底刃切削的铣削力模型，克服了现有的方法在圆周铣铣削力建模过程中只考虑侧刃切削的不足；与现有技术相比较，本发明先确定刀具偏心参数，简化了测量力与预测力之间的等量关系式A，允许标定试验中将刀具沿轴向切深划分为多个梁段，使得轴向切深可为满足条件下的任意值，从而使标定试验与实际加工状态更加吻合；采用直接标定方法，通过一个标定试验即可实现模型中所有参数的标定，节约了试验成本。

主权项

1.一种圆周铣过程中铣削力建模方法，其特征在于包括下述步骤：(a)将刀具参与切削的区域沿轴向划分为N个等高梁段，通过下式计算作用在刀刃片{i，j}的铣削力：式中，和分别表示对应于刀刃片{i，j}的轴向高度和该刀刃片在刀具旋转角度时的瞬时未变形切屑厚度；i＝1，2，…N_f，N_f是刀刃数，j＝1，2，…，N；瞬时铣削力系数和采用幂指数形式表示：k_q和m_q是六个中间系数，q＝T，R，Z；通过下式计算：式中，f是单齿进给量，ψ(z)是刀具螺旋角β。所导致的径向滞后角，z是刀刃片{i，j}中点的Z向高度，ρ和λ是刀具偏心参数，m_i，j表示当前刀刃片切削的是之前第m_i，j个刀刃片留下的材料；(b)将各个侧刃上的力转化到X、Y和Z方向：式中，是刀具旋转角度处与刀刃片{i，j}对应的切削角度，被定义为从Y向顺时针到刀刃片{i，j}的中点所转过的角度；(c)对于每个侧刃，将作用在所有刀刃片上的微分力求和，求得作用于各个侧刃的铣削力：(d)计算作用在各个底刃对应的铣削力：式中，K_B，T、K_B，R和K_B，Z是对应于底刃切削的常值铣削力系数，和表示刀具旋转角度时的切屑厚度和宽度，其中，等于轴向切削深度R_z，K_B，R＝0；(e)将各个底刃上的力转化到X、Y和Z方向：式中，是刀具旋转角度时第i个底刃对应的切削角度，被定义为该刀刃方向与Y轴正方向之间的夹角；(f)将作用在各个底刃和侧刃的铣削力求和，得到总铣削力：