[发明专利]变曲率曲面侧铣过程中的瞬时铣削力预测方法有效

专利信息
申请号: 201510227796.9 申请日: 2015-05-06
公开(公告)号: CN104794305B 公开(公告)日: 2017-12-05
发明(设计)人: 王保升;郝洪艳;汪木兰;侯军明;冯勇;王善华 申请(专利权)人: 南京工程学院
主分类号: G06F17/50 分类号: G06F17/50
代理公司: 南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249 代理人: 杨晓玲
地址: 211167 江苏省南*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 曲率 曲面 过程 中的 瞬时 铣削 预测 方法
【权利要求书】:

1.一种变曲率曲面侧铣的瞬时铣削力预测方法,其特征在于:根据侧铣过程中曲面的变曲率特点,沿刀具轨迹以等参数间隔计算各刀具位置点,并计算出瞬时刀具角位置、进给方向、对应加工时间和实际径向切深;依据实际径向切深,计算出瞬时切入/切出角度;将名义每齿进给量作为实际每齿进给量,并结合瞬时刀具角位置计算出每个切削微元的瞬时未变形切屑厚度;然后依据进给方向,建立局部坐标系下的铣削力模型,并投影到整体坐标系中,即可得到瞬时铣削力;

实际径向切深aee(u)的模型如下:

aee(u)=|(xw(u1)-x(u))sinθ(u)-(yw(u1)-y(u))cosθ(u)|;

其中,aee(u)表示实际径向切深,xw(u1)、yw(u1)为刀具位于u位置时,刀具轨迹与加工前工件轮廓曲线交点的坐标,x(u),y(u)为加工后工件轮廓曲线的参数方程,θ(u)为刀具瞬时进给方向角,u1为中间参数,可通过求解方程[xt(u)-xw(u1)]2+[yt(u)-yw(u1)]2=R2或者通过折半查找方法获得,R表示铣刀半径,xt(u)、yt(u)表示当前刀具中心位置;而xw(u1)、yw(u1)与x(u)、y(u)的关系为:

式中,ae为名义径向切深。

2.根据权利要求1所述的变曲率曲面侧铣的瞬时铣削力预测方法,其特征在于:包括以下步骤:

步骤1,根据侧铣过程中曲面的曲率变化,确定铣刀参数、名义铣削参数、铣削方式以及采样点的参数间隔,获取加工后工件轮廓曲线的参数方程为(x(u),y(u)),u为参数化曲线的参数;

步骤2,依据工件边界条件、刀具轨迹方程计算刀具开始切削材料时对应的刀具轨迹曲线参数,即,确定初始刀具中心位置;

步骤3,根据步骤1确定的铣刀参数、名义铣削参数、铣削方式、采样点的参数间隔、加工后工件轮廓曲线的参数方程(x(u),y(u))以及步骤2确定的初始刀具中心位置建立刀具瞬时进给方向角θ(u)模型,当前刀具中心位置模型,加工时间t(u)模型和刀具在随动坐标系osxsys中的角位置模型;

步骤4,根据步骤3得到的刀具瞬时进给方向角θ(u)、当前刀具中心位置,刀具轨迹与加工前工件轮廓曲线交点的坐标,以及步骤1得到的加工后工件轮廓曲线的参数方程(x(u),y(u))计算刀具中心位于u时的实际径向切深aee(u);

步骤5,根据步骤4求得的实际径向切深aee(u)计算刀具铣削时的切入角φst(u)和切出角φex(u);而在刀具的进入段根据工件的边界条件计算实际切出角;在刀具退出段根据工件边界条件计算实际切入角;

步骤6,沿刀具轴向将刀齿进行离散化,每刀齿等分为M个切削微元,根据步骤5得到的切入角φst(u)和切出角φex(u),以及步骤1确定的铣刀参数、名义铣削参数,同时将名义每齿进给量作为实际每齿进给量建立作用在切削微元(i,j)上的切削力模型;

步骤7,将步骤6得到的作用在切削微元(i,j)上的切削力模型转化为随动坐标系osxsys中的xs与ys方向分量,并对微元切削力求和,得到进给方向铣削力Fxs(u)与法向铣削力Fys(u);

步骤8,将步骤7得到的进给进给方向铣削力Fxs(u)与法向铣削力Fys(u)进一步变换到固定坐标系oxy中,得到瞬时铣削力在x与y方向的分量。

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