基于切削图形的动态铣削力建模

论文摘要

动态铣削力作为切削加工过程中研究的重要物理现象,对表面加工质量、刀具磨损、工件变形以及切削颤振等方面产生直接影响。建立准确、可靠的动态铣削力模型,对于提高加工精度、刀具选择设计、优化工艺参数以及进行物理仿真和切削机理研究等方面,都具有重要意义。首先,通过刀尖点和切削刃运动轨迹的研究,建立了切削图形几何模型,为后文基于切削图形建立动态铣削力模型奠定了基础。其次,针对立铣刀侧铣加工过程,研究了单刃切削的临界条件和该情况下铣削力的变化规律,为设计试验方案提供了理论依据。同时,基于切削图形建立了简洁的动态铣削力模型,研究了铣削力模型系数和角度积分限的确定方法。最后,设计并完成了铣削力的正交实验、验证试验及仿真试验,通过数据处理建立了铣削力系数辨识模型,进而得到了动态铣削力模型。仿真和实测铣削力数值及对比曲线的吻合均证实所建动态铣削力预测模型的准确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及国内外研究现状
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 课题来源及主要研究内容
• 第二章 立铣刀侧铣切削图形几何模型
• 2.1 立铣刀切削刃上点的运动轨迹
• 2.1.1 次摆线模型描述
• 2.1.2 切削刃刀尖点的平面运动轨迹模型
• 2.2 切削图形几何模型建立
• 2.2.1 基于轴截面法的刀具轨迹研究
• 2.2.2 立铣刀切削刃空间运动轨迹描述
• 2.2.3 侧铣过程切削刃轨迹模型
• 2.2.4 切削图形几何模型及工件表面形貌
• 第三章 动态铣削力模型
• 3.1 铣削简介及立铣刀几何描述
• 3.1.1 铣削简介
• 3.1.2 立铣刀几何描述
• 3.2 单刃切削临界条件及铣削力研究
• 3.2.1 单刃切削临界条件
• 3.2.2 铣削力研究
• 3.3 基于切削图形的铣削力建模
• 3.3.1 铣削力模型分析
• 3.3.2 铣削力系数的确定
• 3.3.3 铣削力模型中积分限的确定
• 第四章 动态铣削力试验
• 4.1 试验条件
• 4.2 铣削力试验装置及主要试验步骤
• 4.2.1 铣削力试验装置
• 4.2.2 主要试验步骤
• 4.3 铣削力试验方案
• 第五章 铣削力系数及铣削力验证仿真
• 5.1 Matlab 软件简介
• 5.2 回归分析简介
• 5.3 铣削力系数模型
• 5.4 铣削力模型验证与仿真
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢