立铣切削力分类研究及精确铣削力模型的建立

提出了一种根据切削力变化曲线的形状特征精确建立铣削力预测模型的方法。以立铣加工过程为研究对象,基于静力模型,研究铣削力的变化规律和切削用量的关系,总结了6种不同切深组合下的铣削力类型并分别给出理论的切削力随刀具旋转的变化曲线图,基于切削力交叠程度又将切削力细分为10类。在此基础上通过定义切削力分析指标,得到了基于切削力曲线形状特征的实际切深的计算方法。根据理论分析结果,提出在不同切深组合下分别建立铣削力模型的观点,实际切深的应用使得模型更加精确,更重要的是根据该切削力分类来组织试验,针对性加强,试验数据更可信。通过合理安排试验,验证了该理论的正确性。

基于实际切深的薄壁件加工变形误差的预测

在切削力作用下,刀具/工件的变形是影响薄壁件加工精度与质量的关键因素,而控制最大变形在允许误差范围之内,是表面误差预测的最终目的。以立铣加工为对象,提出了一种根据实际径向切深预测薄壁件加工表面最大变形误差的高效计算方法。在切削力分类的基础上通过定义切削力分析指标,考虑刀具/工件系统的变形,通过集中力作用位置的计算及实际切深的修正,得到了基于切削力曲线形状特征的实际切深的计算方法,并应用于薄壁件最大变形的预测中。以典型航空铝合金材料为对象,通过合理安排实验,并与数值计算结果对比,验证了最大变形误差算法的正确性及有效性。该方法基于切削力信号,不必进行有限元计算,效率高,可用于切削过程在线监控系统中,进行加工超差在线预测和控制。