微细铣削过程中三维铣削力预测模型研究

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铣削过程的动态切削厚度与动态铣削力模型

铣削过程的动态切削厚度与动态铣削力模型铣削是常见的金属加工方法，它通过旋转刀具将工件表面的金属材料削除，从而实现形状和尺寸的加工。

在铣削过程中，动态切削厚度和动态铣削力是两个重要的参数，它们对加工效率和工件表面质量有着重要的影响。

本文将分别介绍动态切削厚度和动态铣削力模型，以帮助读者更好地理解铣削过程。

1.动态切削厚度模型动态切削厚度是指工件表面上金属材料被刀具削除的厚度，它随着时间的推移而变化。

在铣削过程中，动态切削厚度的变化主要与刀具进给速度、切削速度和切削深度有关。

（1）刀具进给速度：刀具进给速度是指刀具在单位时间内沿工件表面移动的距离。

当刀具进给速度增加时，每单位时间内切削的金属材料体积也会增加，因此动态切削厚度也会增加。

（2）切削速度：切削速度是指刀具在单位时间内相对于工件表面的线速度。

切削速度增加时，切削时刀具与工件之间的相对速度增加，因此动态切削厚度也会增加。

（3）切削深度：切削深度是指刀具在切削过程中进入工件表面的深度。

切削深度增加时，刀具与工件之间的接触面积增加，切削力会增加，从而动态切削厚度也会增加。

通过以上的分析，可以得到动态切削厚度与刀具进给速度、切削速度和切削深度之间的关系模型。

该模型可以用于预测和优化铣削过程中的动态切削厚度。

动态铣削力是指在铣削过程中刀具对工件施加的力，它主要由切削力和进给力组成。

切削力是指刀具在切削过程中削除工件的力，它与刀具的几何形状、切削材料的特性和切削参数有关。

进给力是指刀具推动工件运动的力，它与刀具的进给速度、切削深度和切削宽度相关。

在铣削过程中，切削力是最主要的力。

它的大小和方向决定了刀具与工件之间的相互作用力和金属材料的削除情况。

切削力的大小和变化与切削参数、刀具结构和工件材料的性质有关。

动态铣削力的模型可以分为经验型和理论型两种。

（1）经验型模型：经验型模型是通过实验测量获得的经验公式，它根据不同的切削参数和工件材料的性质建立了切削力与这些参数之间的关系。

数控铣削力模型分析和实验研究

Ｆ
ｘ
荟乏，｛ＫＤｆｉ［（，］一。ｚｎｒｉ，）＋ｓ／
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一
零件的加工精度。因此，建立可靠、便于计算和处理
的铣削力模型，对薄壁件加工变形的研究具有重要的意义。其中最具代表性的是：Ｋｉｅ的平均铣削力模ｌｎ型、Ｗｏ—ｏｕｎＳｏＹｎ的三维力学模型和铣削力经验模
型。
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Ｆ＝荟三｛￣ｎ叩ｉ，）Ｃ［（，ＫＫＤｆｉ［（，ｋ］Ｏ叩ｓＪＳ，
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Ｊ一 … １一ｊ
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Ｋｉｅｌ模型中，铣削力的大小与刀具刀齿和工件ｎ
施加载荷。
关键词：铣削力模型；薄壁板；实验研究；回归分析
中图分类号：Ｔ５７Ｇ４文献标识码：Ａ文章编号：１０ — ８１（０２０１３８２１）７— ６３０２—
ＭｏｅｄｌＡｎａｙｉｎｐｒｍｅａｓａｃｏｌｓｓａｄＥｘｅｉｎｔｌＲｅｅｒｈｆｒＮＣｉｉｇＦｏｃＭｌｎｒｅｌ
ＤｉｇｕｎＵＪｘａ，ＷＡＧＹｊｎ，ＰＮｕｈｉｎＮｉａｇＡＧＸｅｕｉ

基于MATLAB的微细铣削力的分析研究

现制术装代造技与备
２０期总９期０第５第１１８
基于ＭＡＬＢ的微细铣削力的分析研究ＴＡ
康一王玉同
（．岛科技大学高分子学院，岛２６４；．歌美飒叶片天津有限公司，１青青６０２２天津３０８）０３５
的产生和发展 …。
微细铣削系指用微型立铣刀对微小零件进行铣削加工的技术。切削力是细微切削过程中重要的物理参数之
一
图１测力系统示意图
。
切削力的大小决定了切削过程中所消耗的功率和加
表１铣刀参数
切削深度，集到不同切削用量时的切削力，理结果时采整取切削力波形曲线的单峰值【【。结果如表２所示：５６］］对该正交试验进行直观分析，观察四个因素对三个切削分力的影响，如对主轴转速的分析，例分别计算出四个水平三个分力的平均值，表３所示：如
摘要：对微细铣削不同于常规铣削的特点，针建立了微单元正交切削模型，析瞬时刀具受力情况。以切分
削深度，切削宽度，主轴转速，每齿进给量作为输入，铣削力在ｘＹｚ三个方向的分量作为输出，建立了、、ＭＡＬＢ瞬时铣削力的预测模型。ＴＡ同时分析了模拟结果与实验数据之间产生误差的原因，细微铣削加工的协对调问题进行深入分析与综合研究具有重要的理论意义和现实意义。

微细铣削圆弧槽微结构时的微毛刺分析及预测

第１期１２１年１０１１月
文章编号：０１３９（０１１－２９０１０ — ９７２１）１０２ — ３
机械设计与制造
ＭａｈｎｒＤｅｉｎｃｉｅｙｓｇ＆Ｍａｆｃｕｅｎｕａｔｒ２２９
微细铣削圆弧槽微结构时的微毛刺分析及预测术
；【要】摘以微小型三轴立式数控铣床为加３平台，－采用微径铣刀进行微细铣削加工铅黄铜ｉ｝（Ｐ６２）验。Ｈｂ３３实首先分析了铣削微圆槽时顶端微毛刺的主要形态。分析了灰色理论模型的原理，根据ｌｌ实验中微毛刺的测量结果，采用灰色理论，利用累加生成运算对原始数据进行变换，从而得到规律性较２
１言
近年来，随着科学技术的发展，微小型零件在各领域得到了广泛的应用。微细切削技术以其具有高效率、高柔性、能够加工复杂三维形状和多种材料的特点，成为微零件生产的主要加工技术之一，然而微细切削加工主要问题之一是有毛刺产生ｌ毛刺的存ｌｌ。在会降低工件的精度，影响其表面质量。而且在微细切削时产生的微毛刺通常很难去除，主要是这
；ｂｉｔｆｒａｔｈｉｏｂｒｓｅｅｉｕｒｏｖｉｍｃ－ｎ－ｉｎ，ａｔｒｉｉｓｏｕｔｏｏｃｅｃ－ｕｚｏｔｒｌｏｅｎｉｏｅｄｍｌｇｓｔｔｈｐｅｃｏｒ《ｌｅｓｔｍｒｒｉｈｃｃａｇｒｆｒｌ０ｈｅｄｔｎｆｉ
ｌａｕｉｆｓＴｅｅｒｃｌｏｇｙｈｏｔａｍｄｌｎｙｄｈｈｓｐｌｄｏｒｓｒｉｌｒｓｄｄｒ．ｎｈｐｉｉｅｆｒｅｅｃｏｅｉａａｚｉａｉａｆ，ｉ－ｅｔｅｉｔｈｔｎｐｅｔｒｉｌｌｅｗｃｉｐｅｔｔｎｏｎｎｓ

基于铣削力与稳定性预测的铣削工艺参数优化

ａｂｌｅｓｉｎｃｌｕｄｅｍｉｌｌｉｎｇｓｐｅｅｄ，ｆｅｅｄｐｅｅｒｔｏｏｔｈａｎｄｔｈｅａｘｉａｌｃｕｔｔｉｎｇｄｅｐｔｈ，ａｎｄｔｈｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄｃｏｎ — ｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｃｏｎｓｒｕｃｔｔｅｄｗｉｔｈｍｉｌｌｉｎｇｆｏｒｃｅ，ｍａｃｈｉｎｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒ，ａｎｄｓｙｓｔｅｍｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄＳＯｏｎ．Ａ１一ＳＯ，ｔｈｅｍｉｌｌｉｎｇｔｅｓｔｓａｎｄｓｔａｍｐｉｎｇｔｅｓｔｓａｒｅｅｘｃｕｔｅｄｔｏｃａｌｉｂｒａｔｅｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｃｏｅｉｃｆｉｅｎｔｓａｎｄｍｏｄａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｏｆｓｐｉｎｄｌｅ—ｃｕｔｔｅｒｓｙｓｔｅｍ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｍｉｌｌｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄ
型。通过铣削试验和捶击试验分别获取了铣削力系数和主轴一刀具系统的模态参数。采用惩罚函
数法将有约束问题转化为无约束问题，应用粒子群算法对模型进行寻优求解，并进行试验验证，结果

数控铣削过程动力学仿真技术原理的研究

Ａｂｓｒｃ：ｖｒｌｋｅｅｈｎｌｇｅｂｏｍｉｌｔａｔＳｅｅａｙｔｃｏｏｉｓａｕｔｌ—
ｉｇｐｏｅｓｄｙｍｉｓｓｍｕｌｔｏｅｅｉｒｄｅｎｎｒｃｓｎａｃｉａｉｎｗｒｎｔｏｕｃｄｉｔｉａｅ，ａｄｈｓｐｐｒｎｗｅｖｐｒｉｕｌｒｎｌｓｓｂｇｉｅａｔｃａａａｙｅａｏｕｔｔｅ．Ｔｈｃｎｃｕｓｏｃｕｌｂｔｅｒｆｅｔｃｕｌｈｍｅｏｌｉｎｓｏｄｅｔｒｅｌｃａｔａｉｆｍａｉｉｌｎｇｄｙｍｉｓａｄｇｉｅｅｓｒｎｏｒｔｏｎｏｆｍｌｉｎａｃｎｖｅｎｃｓａｙｐｅａａｉｆｔｅｒｐｒｔｏｎｏｒｈｄｅｌｍｅｏｔｄａｉｓｖｅｏｐｎｔｆｈｅｙｎｍｃｓｍｕｌｔｏｏｔａｅｉａｉｎｓｆｗｒ．Ｋｅｒｓ：ｉｌｎｎａｉｓ；ｎｌｔｃｌｍｏｄｌｙｗｏｄｍｌｉｇｄｙｍｃａａｙｉａｅ— ｉｇ；ｔｂｉｉｙｄｏａｎｏｈｔｅｓｍｕｌｔｏｎｎｓａｌｔｍｉｆｃａｔｒ；ｉａｉ
１铣削力的建模
以实际铣削加工中最常见的圆柱立铣刀为例讨
论。铣削过程中，圆柱立铣刀与工件的接触示意如
图１示。所
图１铣削不恿
与车削不同，削过程中瞬时铣削厚度ｈ随时铣
间呈周期性变化，近似的表示为：可

三维微细电解铣削加工的实时控制与检测

第１８卷
第６期
光学精密工程
ＯｐｔｃｎｅｉｉｎＥｎ பைடு நூலகம்ｅｉｉｓａｄＰｒｃｓｏｇｉｅｒｎｇ
Ｖｏ．１Ｎｏ．１８６
２１ＯＯ年６月
Ｊｎ２１ｕ．００
文章编号
１０ — ２Ｘ（０００ —３９１０４９４２１）６１０ — ０
ｔｅｓｓｅａｅｉｖｓｉａｅ．Ｆｒｔｙｈｅｕｒｍｅｔｆｔｅｃｎｒｌｎｅｅｔｏｙｔｍｒｎｌｚｄｈｙｔｍｒｎｅｔｇｔｄｉｓｌ，ｔｅｒｑｉｅｎｓｏｈｏｔｏｄｄｔｃｉｎｓｓｅａｅａａｙｅａａｃｒｉｇｔｈｈｒｃｅｉｔｓｏｉｒｌｃｒｃｅｃｌｍｉｉｇｐｏｅｓａｄａｈｇ－ｒｃｓｏｘｅｉｃｏｄｎｏｔｅｃａａｔｒｓｉｆｍｃｏｅｅｔｏｈｍｉａｃｌｎｒｃｓｎｉｈ。ｅｉｉｎｅｐｒ — ｌｐｍｅｔｌｙｔｍｏＤｉｒｌｃｒｃｅｃｌｍｉｉｇｉｂｉｕ．Ｔｈｎ，ｔｅｆｅｏｔｏｄｌｏｎａｓｅｆｒ３ｍｃｏｅｅｔｏｈｍｉａｌｎｓｕｔｐｓｌｅｈｅｄｃｎｒｌｍｏｕｅｆｒ
台。然后，用虚拟仪器平台建立了基于分层铣削加工方式的三维轨迹进给控制模块，对刀具轨迹的优化进行了讨利并

难加工材料铣削力预测研究进展

难加工材料铣削力预测研究进展何明;林有希;左俊彦【摘要】为了降低难加工材料铣削过程中的加工变形,改善表面加工质量,对加工过程中的铣削力进行预测是必须的.从难加工材料特性及实验现象出发,分别针对端铣刀和球头铣刀将现有铣削力预测方法及其进展进行解析.从现有的研究分析,对于端铣刀铣削力的研究主要集中于切屑形成、最小能量与斜角切削机理,而对于球头铣刀,主要研究微元切削力、刀具接触区域与切屑流动方向对预测结果的影响.从研究趋势上看,对端铣刀和球头铣刀铣削力预测模型理论的研究均有进展,但对铣削过程中状态参数的研究逐渐成为了近年来的研究热点.【期刊名称】《精密成形工程》【年(卷),期】2018(010)001【总页数】6页(P142-147)【关键词】难加工材料;端铣刀;球头铣刀;铣削力预测【作者】何明;林有希;左俊彦【作者单位】福州大学机械工程及自动化学院,福州 350116;福州大学机械工程及自动化学院,福州 350116;福州大学机械工程及自动化学院,福州 350116【正文语种】中文【中图分类】TG506.1随着航空航天、医疗器械和电子通信等行业的迅猛发展，对难加工材料的应用需求日益增长。

铣削加工作为难加工材料加工过程中不可或缺的环节，其中的实际问题一直是研究的焦点。

铣削力的变化规律是研究所有其他物理问题的根源，直接影响着铣削加工过程中的振动、变形、切削热及加工表面质量。

对铣削力的研究和分析引起了国内外学者极大的关注，建立系统的铣削力预测模型以优化工艺参数、减少刀具磨损、优化刀具寿命、提高能量利用率、改善表面加工质量等，成为了研究的焦点。

难加工材料铣削过程中不同工序下的切削用量差异对铣削力的预测模型有着极大影响。

粗加工应用最广泛的端铣刀主要由侧面螺旋刀刃参与切削，且切削用量较大。

精加工过程中较多使用的球头铣刀则由球头部位参与切削，且切削用量较小，因此，国内外学者分别针对这两种常用立铣刀结构特性及难加工材料铣削性能做了大量的分析研究，并取得了积极的成果。

微铣削加工关键技术及加工机理科普分析

◼引言微铣削加工作为一种先进的加工方法，已经在制造业中得到广泛应用。

微铣削加工具有高精度、高效率和灵活性等优点，可以满足对工件尺寸、形状和表面质量要求越来越高的需求。

然而，在微铣削加工过程中，存在着一系列的技术问题和加工机理需要深入分析探讨。

那么，主要有哪些技术问题呢？怎么解决呢？本文以加工材料6061-T6为例，对微铣削加工的关键技术和加工机理进行了较为系统的论述，并做相应的科普化解读，助力推动该技术应用和发展。

◼1 微铣削加工的定义和应用领域微铣削加工是一种通过旋转刀具在工件上进行小范围切削的精密加工方法。

微铣削加工利用高速旋转的刀具，在工件表面逐渐去除材料，以达到所需尺寸和形状的加工目标。

微铣削加工通常应用于对工件进行细致加工、精度要求高的零件制造领域。

微铣削加工在多个领域都有广泛的应用。

在航空航天领域，微铣削可用于加工复杂的航空零部件，如薄壁结构、叶片等。

其高精度和表面质量能够满足航空发动机及飞行器构件的要求。

在汽车工业中，微铣削被用于制造汽车零件，如发动机缸体、曲轴等高精度的零件。

此外，微铣削还广泛应用于电子设备制造领域，用于加工微小的电子元件、集成电路等。

微铣削加工的特点是能够实现高精度、高效率和表面质量优良。

与传统的铣削方法相比，微铣削可以实现更小的切削力和切削厚度，从而减小了加工变形和刀具磨损。

此外，微铣削还可以在硬脆材料上进行加工，如陶瓷、玻璃等，扩展了其应用范围[1]。

◼2 微铣削加工关键技术2.1刀具选择和切削参数优化2�1�1 刀具材料和几何形状的选择刀具材料是影响微铣削加工性能的重要因素。

常见的刀具材料包括硬质合金、高速钢、陶瓷和多晶金刚石等。

选择适当的刀具材料应根据加工材料的硬度、韧性和热导率来确定。

此外，刀具的几何形状也需要根据加工要求和工件的几何形状进行选择，如刀具的直径、刃数、刃角和刀尖半径等。

作者简介：王成新，本科，讲师，研究方向为数控加工技术。

基金项目：湖南省教育厅科学研究项目，课题编号：Z2179课题名称：航空铝合金6061-T6微铣削加工试验研究。

微机械加工工艺的三维仿真模型及算法

提供参考，减小器件的开发周期以及节约费用。
个实例中与实验结果一致。
１模型及算法
１１基于ＳＭＰＥ一Ｄ平台的三维仿真模型及算法．ｌＬ３
ＳＭＰＥ一３ＩＬＤ平台是美国加州大学伯克利分校开发的可用于刻蚀和淀积等工艺三维仿真的软件平台，可以支持多种物理模型和几何算法ＩＪ２。可实现多种工艺的模拟过程，包括深紫外干法刻蚀、薄膜淀积、有表面迁徙（ｕｆｅＭｇａｉ）密度变化情况下的Ｓｒｃｉｒｔｎ和ａｏ回刻蚀工艺（ｔｈ—ｂｃ）Ｅｃａｋ以及旋转晶片的离子束铣等。有效的表面演化算法和模拟过程的可见性，使得此平台应用广泛。模拟过程对硬件要求不高，速度
关键词
表面形貌仿真；三维；算法
Ｔ３１９Ｐ９．文献标识码Ａ文章编号１０７２（００００１— ４０７— ８０２１）８— ００
中图分类号
Ｔｈｅ－ｍｅｉｎｌＭｏｌｆａｇｒｔｒｅ－ｄｉｎｓｏａｄｅｓｏｎｄＡｌｏｉｈｍｓｆｒＭｉｒ・ａｆｃｕｒｉｕｌｔｏｏｃｏ— ｎｕａｔｅＳｍａｉｎｓｍ
较快。模型的基本方法是将三维粒子流以及材料表面信息转化为描述表面点运动的向量。在刻蚀模型中，考
目前已经提出的对器件结构的表面形貌三维仿真模型及演化算法中，存在的主要问题有：（）真平１仿台对不同模型的兼容性不高，一些新的物理模型不容易用已有的软件进行仿真。（）面形貌演化以及几２表

铣削力计算公式详解

铣削力计算公式详解铣削力是指在铣削加工过程中，机床刀具对工件所施加的力。

了解铣削力的大小和方向对于选择合适的刀具、确定加工参数、保证加工质量和延长刀具寿命都具有重要意义。

铣削力的计算涉及到多个参数和复杂的物理过程，本文将详细介绍铣削力的计算公式及其背后的物理原理。

1.铣削力的基本概念在进行铣削加工时，刀具在切削工件时会受到力的作用，这些力包括切削力、进给力、轴向力和切向力。

其中，切削力是最主要的力，其大小与切削参数、刀具特性、工件材料等有关。

铣削力的大小和方向对加工过程中的刀具选择、机床加工性能、加工质量等均有重要影响。

因此，进行铣削力的准确计算是十分重要的。

2.铣削力的计算参数铣削力的大小与多个参数有关，主要包括刀具和工件材料的物理性质、刀具几何参数、切削参数等。

（1）刀具和工件材料的物理性质刀具和工件材料的硬度、强度、韧性等物理性质会直接影响铣削力的大小。

一般来说，材料的硬度越大，切削力越大。

（2）刀具几何参数刀具几何参数包括刀具刃口半径、主偏角、切削刃数等，这些参数都会影响切削过程中的切削力的大小和方向。

（3）切削参数切削参数包括切削速度、进给速度、切削深度等，这些参数对切削力也会有显著影响。

3.铣削力计算的常用公式铣削力的计算是一个复杂的过程，需要考虑多个参数的相互作用。

根据不同的计算方法和模型，可以得到不同的计算公式。

下面介绍一些常用的铣削力计算公式。

（1）切削力计算公式切削力是铣削过程中最主要的力，其大小与切削参数、刀具特性和工件材料等有关。

常用的切削力计算公式包括切向切削力Fc、轴向切削力Fa和周向切削力Ff的计算公式。

Fc的计算公式一般为：Fc = k1 × k2 × k3 × k4 × k5 × k6× k7其中，k1为材料硬度系数，k2为主偏角系数，k3为刀具刃口半径系数，k4为进给系数，k5为切削速度系数，k6为切削深度系数，k7为切削角系数。

微细铣削振动信号非线性特征的试验研究

ＬＵｉｂｎＩＺｈ — ｉｇ，ＷＡＮＧ — ｉａｅｔｃｎｅｆｒｄａｃｄＭａｈｎｎ，ｅｉｓｔｅｏＴｃｎｌｇ，Ｂｉｎ００１ｈｎ）ＫｙＬｂｒｏｆｕｄｍｎａＳｉｃｖｎｅｃｉｉＢｉｎＩｔｕｆｅｈｏｏｙｅｉ１０８，ＣｉａｔｙｌｅｏＡｇｊｇｎｉｔｊｇＡｂｔｃ：Ｍｉｒ。ｎ ’ ｌｎｓａｄｍｉａｔｍｅｈｄｏｃｏｃｔｎｅａｓｆｉｈｅｉｎｉｎｌｍｉｓｒｔａｃｏｅｄｍｉｉｇｉｏｎｎｔｏｆｌｍｉｒ。ｕｔｇｂｃｕｅｏｓｔｒｅｄｍｅｓａ。ｉｔｏ
ｔｅｙｈｕｔａｉｎｐｏｅｓｓｏｉｒｔｎｓｇａｈｒｃｅｉｔｓｓｃｓｅｒｙ，ｄｖａｉｎ，ｐｗｅｐｃｉｌ．Ｔｅｆｃｕｔｒｃｓｅｆｖｂａｉｉｎｌｃａａｔｒｓｉｕｈａｎｅｇｖｌｏｏｃｅｉｔｏｏｒｓｅ —
号主频带对于铣刀进给运动方向状态的变化最为敏感，其次是铣削深度方向，最后是铣刀安装轴
方向。
关键词：机械制造工艺与设备；细铣削；非线性；失稳；振动信号；时域参数；频域参数微
中图分类号：Ｇ０Ｔ５１文献标志码：Ａ文章编号：１０．９（０００－０４０００１３２１）１０８－４０
ｃｏｍａｈｎｎｂｌｙ．Ｃｏａｅｏｃｎｅｔｏａａｒ —ｃｌｌｉｒ－ｃｉｉｇａｉｉｔｍｐｒｄｔｏｖｎｉｎｌｍｃｏｓａｅｍｉｌｎｇ，ｔｅｒｌｔｏｈｐｂｔｅａｈｎｎｈｅａｉｎｓｉｅｗｅｎｍｃｉｉｇｅｆｃｎｄｍａｈｎｎａａｔｒｉｃｉｅｏｍｏｅｕ－ｏｒｓｏｄｉｇｗｈｉｈｃｎｂｅｃｉｅｓｎｏ１ａｎｆｅｔａｃｉｉｇｐｒｍｅｅｎｌｎｓｔｒｎｃｒｅｐｎｎｃａｅｄｓｒｂｄａｎ．ｉｒｉｎｅ

不锈钢0Cr18Ni9铣削力建模与实验研究

不锈钢０ｒ８ｉ削力建模与实验研究ＣｌＮ９铣
孙燕华，张臣，方记文，郭松，周来水
（．无锡职业技术学院，江苏无锡２４２；１１１１２．南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室，江苏南京２０１）１０６
ｉｔｈａｇｎｉｌｃｔｉｏｃｎｏｔｅｔｎｅｔａｕｔｆｒｅ，ｒｄａｕｔｉｇｆｒｅａｄａｉｕｔｉｇｆｒｅＴｈｕｔｎｏｃｄｌｗｅｅｅｔｂｉｈｅｃｏｄｎｇｔｈｎｇａｉｌｃｔｎｏｃｎｘａｃｔｎｏｃ．ｌｅｃｔｉｇｆｒｅｓｍｏｅｒｓａｌｓｄａｃｒｉｏｔｅ
摘要：在难加工材料的铣削加工中，铣削力对质量有很大影响。对难加工不锈钢０ｒ８ｉＣｌＮ９铣削加工中的切削力模型与实验加工技术进行研究。将不锈钢０ｒ８ｉＣｌＮ９铣削加工中的切削力分解为切向铣削力、径向铣削力和轴向铣削力，由铣削力和切削加工参数之间的关系，建立不锈钢０ｒ８ｉＣｌＮ９铣削力模型。采用正交试验法设计加工试验获得铣削力数据，通过多元线性回归确定不锈钢０ｒ８ｉ削力仿真模型中的系数。回归参数的显著性检验结果表明，所建立的铣削力模型能够对铣ＣｌＮ９铣削力进行预测和控制。关键词：ＣＭ；铣削加工；不锈钢；铣削力模型Ａ
２ＪａｇｕＫｅａｏａｏｙｏｒｃｓｎａｄＭｉｒ－ｎｆｃｕｉｇＴｃｎｌｇ，．ｉｎｓｙＬｂｒｔｒｆＰｅｉｏｎｃｏｍａｕａｔｒｅｈｏｏｉｎｙ

微细铣削加工表面位置误差的分析与预测

ａｎｌａｙｔｉｃｌａｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｕｆｒｃｅａｐｏｓｉｔｉｏｎｅｒｒｏｒｏｆｍｉｃｒｏｍｉｌｌｉｎｇｓｉｃｈａｉｅｖｅｄ．Ｔｈｅｎｔｈｅｓｕ￣ｈｃｅｌｏｃｔａｉｏｎｅｒｒｏｒｉｎｄｏｗｎｍｉｌｌｉｎｇａｎｄｕｐｍｉｌｌｉｎｇｉｓｃｏｍｐｒｅａｄ．ｎｄａｔｈｅｉｎｌｕｆｅｎｃｅｆｓｏｐｉｎｄｌｅｓｐｅｅｄｎｄａａｘｉｌａｃｕｔｔｉｎｇｌｏｃｔｉａｏｎｏｎｓｕｆｒｃｗｅｌｏｃａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｉｓｎａａｌｙｚｅｄｄｅｔａｉｌｅｄ．Ｆｉｎｌａｌｙ，ｔｈｅｓｔｂｉａｌｉｔｙｌｏｂｅｄｉａｇｒｍａｎｄａｓｕｆｒｃｅａｌｏｃｔｉａｏｎｅｒｒｏｒｄｔａａｓｉｃｏｍｂｉｎｅｄｉｎｔｈｅｓａｍｅｉｆｇｕｒｅａｎｄｔｈｅｓｕｆｒｃｅａ
第３期２０１４年３月
机械设计与制造
ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ１２７
微细铣削加工表面位置误差的分析与预测
曹自洋，薛晓红，李华，殷振
２１５００９）（苏州科技学院机械工程学院，江苏苏会导致零件表面几何精度的偏差，以微细铣削加工表面位置误差为分析对象，在

立铣加工过程的三维有限元模拟

为 200mm/s,转速越大铣削力的变化幅度越大。当
3
转速为 250r
ad/s时,切削力在 -0.
185×10 N 到 0.
085×10 N 之间变化;当转速为 500r
ad/s 时,切削
3
3
3
力在 -0.
285×10 N 到 0.
035×10 N 之间变化;当
3
转速为 750r
糙度要求的一种加工工艺方法 [1]。在如今欧美一些
发达国家的企业中,有限元仿真模拟已经成为机械
产品研发中不可或缺的重要环节
。而二维切削、
[
2]
铣削在实际生活中是不存在的,该课题是想摆脱以
往很多研究者们
[
3-6]
对二维切削、铣削模拟的研究,
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2008,(
196):
79-87.
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整体叶轮五轴侧铣加工的铣削力预测模型研究

第！期2018年！月组合机床与自动化加工技术Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing TechnitjueN o; Mar. 2018文章编号：1001 -2265(2018)0(-0094 -05 D01：10.13462/j.c n k i.mmtamt.2018.03.026整体叶轮五轴恻铣加工的铣削力预测模型研究！张家兴！，赖喜德！，张小俭2,代星2(1.西华大学能源与动力工程学院，成都610039;2.华中科技大学机械科学与工程学院，武汉430074)摘要：为了对整体叶轮等复杂曲面的半精或精加工过程进行仿真和铣削力预测，提出了采用锥度球头铣刀五轴侧铣加工叶片型面的刀轴运动和铣削力计算模型。

将锥度球头铣刀沿刀轴方向分解成一定数量的微元，为每个微元创建独立的进给坐标系，并将各微元的总进给速度朝垂直刀轴和平行刀轴等两个方向进行分解，进而得到水平和垂直方向的进给量，由此精确建立微元的总切屑厚度模型。

通过斜角切削的正交实验计算相应的摩擦角、剪切应力和剪切角等参数，得到各微元被作用的铣削力，即可预测刀具和工件接触的总铣削力。

仿真计算和实验结果对比表明：所建立的铣削力预测模型仿真计算结果与实测一致性好，基本符合实际加工规律。

关键词：五轴侧铣；叶片；计算模型；铣削力预测中图分类号:T H166;TG659 文献标识码:AA Cutting Force Prediction Model for Five-axis Flank Milling of an Integral Im pellerZ H A N G J ia-x iiig1,L A I X i-d e1,Z H A N G X ia o-jia n2,D A I X iiig2(1.School o f E n e rg y a nd P ow er E n g in e e rin g,X ih u a U n iv e rs ity%C h e n g du 610039,C h in a；2. S chool o f Mc h a n ic a l S cience &E n g in e e rin g,H u a z lio n g U n iv e rs ity o f S cience a nd Te c h n o lo g y,W u h a n430074,C h in a)A b stra ct:T o o l m o v e m e n t m o d e l a nd m illin g fo rc e c a lc u la tio n m o d e l is p re se n te d fo r fiv e-a x is fla n kb la d e w ith ta p e re d,h e lic a l,b a ll-e nd m ills,a nd the n g e o m e tric a l s im u la tio n a n d m illin g fo rc e p re d ic tio n arec a rried o u t fo r the s e m i-fin is h in g o r fin is h in g p rocess of c o m p le x s u rfa ce such as in teg ra l im p e lle r.Th e c u tte r is d iv id e d a x ia lly in to a n u m b e r o f d e fe re n tia l e le m e n ts,e a d i w it li its o w n fe e d-c o o rd in a te to ta l v e lo c ity is s p lit in to h o riz o n ta l a nd v e rtic a l fe e d c o m p o n e n ts.I t can o b ta in th e h o riz o n ta l an d v e rti re c tio n o f th e fe e d,w h ic h a c c u ra te ly e s ta b lis h th e to ta l c h ip th ic k n e s s m o d e l.T h e c u ttin g fo rc e s f o r e a c li e le m e n t a e c a lc u la te d b y tra n s fo rm in g fr ic tio n a n g le,shear s tre s s,a nd shear a n g le fr o m an o rth o g o n a l c u ttin gdatabase to th e o b liq u e c u ttin g p la n e.T h e d is trib u te d c u ttin g lo a d is d ig ita lly s u m m e d to o b ta fo rc e s a c tin g o n th e c u tte r a n d b la d e.S im u la tio n a nd e x p e rim e n ta l re su lts s h o w th a t th e m a th o f m illin g fo rc e p re d ic tio n is b a s ic a lly a c c o rd e d w it li th e a c tu a l m a c h in in g r u le.K ey w o rd s：f^e-a x is f la n k m illin g；b la d e；c a lc u la tio n m o d e l；p re d ic tin g o f c u ttin g fo rce s〇引言叶片式流体机械（透平机械）在航空、航天、发电、汽车和军事工业中广泛应用。

微细精密铣削表面粗糙度DRSM研究

０．１１
０．６１７
Ｘ３Ｉ（ｍ）ｘ
１３２ｏ
１６２．８１
Ｏｌ
—
３６７．８
４１７．
０．５２０
０．３３３
３０
４０４６
１６２．８
５５３．２
０．９３
上有所提高，都有试验次数过多，型建立过于复但模杂等问题。基于中心复合设计的ＤＳ相对上述方ＲＭ法以及更高阶次多项式预测模型具有可旋转性、序贯
ＲｅｅｃｌｔｕｒａｅｒｕｇｎｅｓＤＲＳＭｆｍｉｅｓｅｉｉｎｍｉｌｓａｒｈＯｉｈｅｓｆｃｏｈｓｏｎｕｔｎｅｓｐｒｃｓｏｌｉｎｇ
Ｂａｉ —ｅｇｏＪｎ－ｆｎ
（ｈｈｉｃｏｌＢｉｇｉｔｕｅｆｔｈｏｇ，ｈｈｉｕｎｄｎ５９８，ＣｉａＺｕａｈｏ，ｅｉｓｔｅｎｌｙＺｕａＧａｇｏｇ１０５ｈｎ）ｓｊｎｎｉｔｏｃｏ
性、型的稳健性以及试验次数少等优点。基于上述模
３微细精密铣削表面粗糙度的试验方案
微细精密铣削切削深度较小，般在１～一一Ｏ
经网络和最小二乘向量机的预测模型虽在预测精度
３．７６８
一０．５２０Ｘ３—３０— 厂； — ：；ｓ
表１因素编码及水平表
编码
一
Ｘ（ｒｍｉ）ｌｎ／ｎ
２．４１８２８２．６

车削、钻削、铣削加工的标准切削力模型

车削、镗削、钻削、铣削加工的标准切削力模型M. Kaymakci, Z.M. Kilic, Y. Altintas摘要一个标准的切削力学模型是预测在铣削、镗削、车削和钻削加工过程中切削力系数的工具。

嵌入物在参考物的定向是数学建模遵循ISO工具的定义标准。

由作用在前刀面的摩擦力和法向力组成的变换矩阵转化成参考坐标系，取决于加工材料和切削刃的几何形状。

而这些力再进一步转化为铣床、镗床、车床和钻床坐标系中初步赋值的具体参数，在切削试验的标准模型进行了验证。

关键词切削力车削铣削镗削钻削1.前言目前研究的目的是开发一种可用于预测的进程模型，以完善之前代价昂贵、操作复杂的物理实验。

这种结合材料性能、切削方式、刀具种类、过程动力学和结构动力学的进程模型，是应用于预测在金属切削加工过程中的切削力、扭矩、工具、形状误差和振动。

仿真和加工工艺规划，可预测机床和其零部件的操作是否是可行的，或优化切削条件和刀具种类，以获得更高的材料去除率。

建立铣削、镗削、车削和钻削加工过程的力学模型，为以前的研究提供了宝贵的贡献。

切削力模型需要考虑切削力作用在切削刃的作用面积和切削力系数，再从加工测试中进行校准。

将沿切削刃的受力分布建模并相加，以预测作用在机械上的总负荷。

有Fu[1]等人提出的在端面铣削的机械方法是一个示范性的应用，对切削力模型的全面审查则已由埃曼等人[2]提出了，Armarego [ 3 ]提出的通过正交斜变换[ 4 ]，可以从平均剪切应力、剪切角和摩擦系数预测切削力系数，建模时，由于固体边沿和几何形状[5]的连续变化，通常都采用斜变换法来解决问题。

本文中将对由Luttervelt[6]和Altintas[7]等人发表的以机械切削力学为基础的方法进行回顾。

2000年以来，学者们更趋向于研究如何应用数值的方法来预测金属切削过程中的切削力系数。

有限元法和滑移线场模型用于预测切削力系数，也应用于对切削力的预测[8-10]，数值模型完全基于材料的在加工过程的应变、应变率、温度变化和摩擦系数。