[发明专利]一种用于丝杠旋风铣削加工区域的温度预测方法

摘要

本发明公开了一种用于丝杠旋风铣削切削加工区域的温度预测方法。首先，建立丝杠旋风铣削切削第一阶段与第二阶段瞬态未变形切屑厚度、宽度和面积模型；然后，对丝杠旋风铣削切削加工区域瞬态热源面积建模：主要包括第一变形区剪切瞬态带热源宽度模型和面积模型与第二变形区刀‑屑接触摩擦瞬态热源面积模型；最后，针对丝杠旋风铣削加工区域建立温度模型，并将所建立的关于未变形切屑方面的模型和关于热源面积方面的模型代入温度模型求解，最终获取切削加工区域中工件、切屑和刀具的瞬态温度分布。本发明能准确预测切削加工区域工件、切屑和刀具瞬态温度的分布情况，容易实现，操作方便，为丝杠旋风铣削参数优化提供了参考的依据。

主权项

一种用于丝杠旋风铣削加工区域的温度预测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：分别建立切削加工的第一阶段瞬态未变形切屑厚度模型H1(θ)、第一阶段瞬态未变形切屑宽度模型w1以及第一阶段瞬态未变形切屑面积模型S1(θ)；步骤2：分别建立切削加工的第二阶段瞬态未变形切屑厚度模型H2(θ)、第二阶段瞬态未变形切屑宽度模型w2、第二阶段瞬态未变形切屑面积模型S2(θ)以及第二阶段刀齿插入工件的最大深度模型H3(θ)；步骤3：建立第一阶段热源模型，所述第一阶段热源模型包括第一阶段第一变形区剪切瞬态带热源宽度模型L1、第一阶段第一变形区剪切瞬态带热源面积As1、第一阶段刀‑屑接触摩擦瞬态热源面积模型S1以及第一阶段刀‑屑接触带热源长度L1′；步骤4：建立第二阶段热源模型，所述第二阶段热源模型包括第二阶段第一变形区剪切瞬态带热源宽度模型L2、第二阶段第一变形区剪切瞬态带热源面积模型As2、第二阶段刀‑屑接触摩擦瞬态热源面积模型S2以及第二阶段刀‑屑接触带热源长度L2′；步骤5：建立切削加工区域瞬态温度预测模型，包括工件瞬态温度模型θworkpiece、切屑瞬态温度预测模型θchip以及刀具瞬态温度预测模型θtool；步骤6：预测切削加工区域温度分布情况：切削加工区域中工件瞬态温度预测：将步骤3中的第一阶段第一变形区剪切瞬态带热源宽度模型L1、第一阶段第一变形区剪切瞬态带热源面积As1以及步骤4中的第二阶段第一变形区剪切瞬态带热源宽度模型L2、第二阶段第一变形区剪切瞬态带热源面积模型As2输入步骤5中的工件瞬态温度模型θworkpiece，从而实现切削加工区域中工件的瞬态温度预测；切削加工区域中切屑瞬态温度预测：将步骤3中第一阶段刀‑屑接触摩擦瞬态热源面积模型S1、第一阶段刀‑屑接触带热源长度L1′以及步骤4中第二阶段刀‑屑接触摩擦瞬态热源面积模型S2以及第二阶段刀‑屑接触带热源长度L2′输入步骤5中切屑瞬态温度预测模型θchip，从而实现切削加工区域中切屑的瞬态温度的预测；切削加工区域中刀具瞬态温度预测θtool：向步骤5中刀具瞬态温度预测模型θtool输入以下模型：步骤1中第一阶段瞬态未变形切屑厚度模型H1(θ)、第一阶段瞬态未变形切屑宽度模型w1以及第一阶段瞬态未变形切屑面积模型S1(θ)；步骤2中第二阶段瞬态未变形切屑厚度模型H2(θ)、第二阶段瞬态未变形切屑宽度模型w2、第二阶段瞬态未变形切屑面积模型S2(θ)；步骤3中第一阶段刀‑屑接触摩擦瞬态热源面积模型S1以及步骤4中第二阶段刀‑屑接触摩擦瞬态热源面积模型S2；从而实现切削加工区域中刀具的瞬态温度的预测。