球头铣刀曲面多轴加工的刀具接触区半解析建模

刀具接触区界定了切削过程刀具与工件的相互作用范围,是研究切削力学/动力学的基础,复杂曲面加工的刀具接触区往往呈现不规则几何形状且沿曲线刀具轨迹不断变化。针对球头铣刀复杂曲面多轴加工,提出一种刀具接触区半解析建模方法。基于微元离散和刚体旋转变换的思想,将一般复杂曲面加工看成是一系列微小斜平面加工的组合,并且认为球头铣刀斜平面多轴加工的刀具接触区,可由球头铣刀水平面三轴立铣加工的刀具接触区经刚体旋转变换而得。通过将切削余量材料看成是一系列微厚材料薄层的叠加,构建了球头铣刀水平面三轴立铣加工的刀具接触区解析模型,从而建立球头铣刀复杂曲面多轴加工的刀具接触区半解析模型。仿真实例分析了模型的精度和效率,结果表明该半解析模型能够精确高效地描述复杂曲面多轴加工的刀具接触区。