圆柱齿轮刮齿加工中的高效切削力预测方法研究

采用建模和有限元仿真方法来计算数控强力刮齿加工中的切削力时,存在较为耗时且复杂的问题,提出了一种基于dexel离散几何建模的切削力预测方法。首先,构建了强力刮齿的运动学模型,并将其应用于dexel实体造型中;然后,提取了三维未变形切屑形状,并通过狄洛尼三角剖分得到了二维切屑横截面;接着,通过计算离散化刀刃上的切削速度确定了其有效的前角和倾角,并使用斜角切削模型进行了切削力预测;此外,采用部分工件建模和叠加估算了整个过程的切削力,以便提高仿真效率;最后,在NT5400DCG车铣床上对所提出的预测方法进行了实际的验证。研究结果表明:相比于现有方法,所提方法的计算效率和预测准确率均得到了提升,切削力预测均方根误差降低了约7 N,准确率提升了约9.7%;该方法有利于预防刀刃的早期疲劳破坏,从而为圆柱齿轮的高质量强力刮齿加工奠定基础。