基于空间限定法的曲面五轴加工刀-工接触几何分析

曲面五轴加工中刀-工空间位置变化复杂,针对不同的工件,选择不同刀具的多变加工参数和复杂的加工条件,使刀-工接触几何分析建模成为难点。基于微分离散思想,沿刀具轨迹将曲面五轴加工离散为一系列刀位点处的斜平面五轴加工。以斜平面五轴加工为研究对象,基于解析法将刀-工处于接合状态下的各特征曲面表征为数学解析式,分析各特征几何曲面与加工时刀-工的特点,从空间几何的角度构建刀刃参与切削的限定条件,从而实现对刀刃接触区间的提取。相比于传统的解析法,空间限定法的结构更简洁,可实现性更高,不依赖刀-工接触区域。与实体法相比,空间限定法在斜平面加工仿真中具有相同精度且计算效率更高,在曲面仿真中存在可接受的轻微精度损失。

考虑移动边界约束作用的薄壁件铣削动特性研究

针对薄壁件铣削过程工件约束边界复杂及动特性难预测等问题,创新性的提出了接触移动边界约束的概念,深入研究了接触移动边界约束对系统动特性的影响规律。首先,建立了考虑刀-工接触移动边界约束作用的薄板切削过程动力学模型,提取刀-工接触区域,分析了接触刚度力和阻尼力与接触参数的复杂影响关系。其次,预测了任意接触移动边界约束作用的薄板动态响应,形成了更为全面地任意边界约束选择方案,包括接触移动边界条件和经典边界条件。基于薄板理论建立系统运动学方程,综合考虑包括移动边界约束产生的能量项、常规任意边界约束产生的能量项以及薄板变形产生的能量项的组合。最后,通过不同案例以及有限元法,与现有文献中的数值、解析和实验等方法获得的结果作了大量对比,证明了本文提出方法的准确性。结果表明,接触移动约束效应对系统动态特性的影响不可忽视。