铣削加工过程动力学建模仿真技术研究进展

起刀具 、零件显著的加工变形 ，导致 了加工表面与期 望值之 间存在较 大偏差 。对 于弱 刚性工 艺系统 来讲 ，
颤振时有发生 ，因此在实际加工时往往采用试切后 的
日益激烈 ，怎样充分发挥铣削加工机床 、刀具 的最大 利用 率 ，满足在提高零件加工质量 的同时尽可能地缩 短加工时间和降低生 产成本 一直是 值得 深究 的课题 。 传统 的 Ｃ Ｄ Ｃ Ｍ 软件均是基于零件 的理想几 何形状 Ａ／Ａ 来确 定切削策略和规划刀轨 ，然而它们对影 响加工质 量 的显著 因素 （ 铣削 力和 颤振 ） 却无 能 为力 。铣 削 力仿 真在物理仿真 中占有非常重要 的地位 ，它不仅是 物理仿 真的主要 内容 ，又是颤振预报 、加工表面形貌
铣削力和颤振 的解析或数值模型 ，利用解析或数值方
法计算得到 的仿 真结 果 （ 削力 时域 曲线 和 颤振 稳 铣
定域 ）为依据 来 确定 最佳 的切 削参 数 。作 者 针对 直 接影响铣削加工质量 的重要物理 因素——铣削力 和颤
预Βιβλιοθήκη Baidu 等的研 究 基础 。由 于在 切 削加 工 过程 中 ， “ 机
保守切削用 量和 多 次重 复精 加 工过 程来 保证 加 工精 度 ，这无疑极大地影 响了机床 、刀具性能 的发挥和增 加 了加工时 间。
铣削加工过程动力学建模仿真属于离线仿真 ，不
同于在线监控切削力和颤振 的发生发展 ，它主要基于
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２１年 １ ０１ Ｏ月 第３ ９卷 第 ｌ ９期
机床与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ ＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ Ｃ Ｔ ＩＳ
Ｏｃ． ０１ ｔ２ １ Ｖｏ． ９ Ｎｏ １ １３ ． ９
Ｄ Ｉ １ ．９９ ｊｉ ｎ １０ — ８ １２ １． ９０ ５ Ｏ ： ０ ３ ６／．ｓ ．０ １ ３ ８ ．０ １ １．３ ｓ
铣 削加工是一种重要 的机械加工工艺 ，在整个机
就必须对切削加工 中发生 的振动特别是颤振 的原 因及
其 防治方法进行深入研究 。铣削过程 中的铣削力会引
加工工艺 中 占据绝大多数 比例 。尤其是 ２ ０世纪 ８ ０年 代 ，高速机床 的 出现带 动 了高速 加 工技 术 的 日益推
广 ，高速铣削的概念逐渐深入人心 。如今 ，市场竞争
铣 削加 工 过程 动 力学 建模 仿真 技 术研 究 进 展
吴春桥 ，张胜 文 ，仝永海 ，方喜峰
（ 江苏科技 大学现 代制 造技 术研 究所 ，江 苏镇 江 ２ ２０ ） １０３
摘要 ：从数控 铣削加工过程铣削力建模仿 真、颤振 离线预测 出发 ，分 析 了铣 削力 建模方法 、颤振产 生的机理 。论述 了 铣削力仿真 、预测 控制颤振 的重要性和必要性 以及 国内外的研究现状 ，并指 出了该领域今后 主要的研究方 向。 关键 词 ：铣 削加工 ；动力学建模 ；铣削力 ；颤振 中图分 类号 ：Ｔ Ｓ １１ Ｇ ０ ． 文献标识码 ：Ａ 文章编 号 ：１０ — ８ １ （０ １ ９—１ １ ５ ０ １ ３ ８ ２ １ ）１ ２ —
（ ｄ ｍ ｎ ｆ ｔｒ ｇＴ ｃ ｎｌｇ ｓ ｔｔ， ｉｎ ｓ ｎｖｒｉ ｆ ｃ ｎ ｅａ ｄＴ ｃｎ ｌｇ ， Ｍｏ ｅ Ｍａ ｕａ ｕｉ ｅ ｈ ｏ ｙＩ ｔｕｅ Ｊ ｇｕＵ ｉｅｓｙｏ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｙ ｃ ｎ ｏ ｎｉ ａ ｔ Ｓｅ ｏ Ｚ ｅｊ ｎ ｉｎ ｓ １０ ３ ｈｎ ） ｈ ｎ ａ ｇＪ ｇｕ２ ２ ０ ，Ｃ ｉａ ｉ ａ