铣削加工中工件变形仿真预测方法研究
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铣 削 加 工 中 工 件 变 形 仿 真 预 测 方 法 研 究
口 李 目 口 陈蔚芳
１ 南 京 航 空航 天 大 学 机 电 学 院 南 京 ２ ０ １ ． １０ ６
２ 北京航空精密机械研 究所 北京 １０ ７ ． ００６
摘 要 ： 准 确 地 数 值 模 拟铣 削加 工过 程 ， 控 制 工 件 加 工 变 形 、 高 加 工 精 度 有 实 际的 意 义 。 于 热 一 耦 合 弹 塑 对 提 基 机
４． ４ 滚 压速度
糙 度 ， 不能 提高 工件 的几何形 状 精度 ， 件 的几何形 而 工 状 精 度 只能依 靠滚 压前 的 预加工 来 保证 。 ④ 滚 柱 转 动 必 须 灵 活 ， 排 滚 柱 直 径 方 向 上 差 值 每 不 得 大 于 ０ ０ ５ ｍｍ， 则 会 挤 伤 工 件 或 引 起 振 动 甚 至 ．０ 否
７ 结 论
复 合 镗 滚 油 缸 内孔 为 一 种 先 进 制 造 工 艺 ， 工 质 量 加
及 生 产 效 率 较 传 统 滚 压 ３ 艺 大 幅度 提 高 ， 量 生 产 质 量 ２ 批
稳 定 。 公 司 采 用 该 新 型 工 艺 加 工 ＨＳ 型 ３ 程 油 缸 ， 某 Ｇ ２ 材
件 转 动 惯 性 大 ， 起 振 动 ， 工 质 量 也 不 高 。 压 速 度 引 加 滚
一
般 控制 在３ ５～４ ０ｍ／ｍｉ 。 ｎ
５ 切 削 液
复 合 镗 滚 产 生 的 切 屑 必 须 从 镗 头 前 面 流 出 ， 屑 切 的清 除 主 要 靠 低 压 、 流 量 的切 削 液 冲 洗 ， 时 滚 压 时 大 同
参 数 优 化 和 路 径 补 偿 提 供 了 有 效 数 据 。 削 加 ２ 是 铣 ］ ２
一
在通 常 的铣 削加 工过 程 中， 其对 弱 刚度 工件 ， 尤 切 削 力 和 切 削 热 对 加 ２ 精 度 的 影 响 最 大 。 者 利 用 １ ２ 笔 ＡＢＡＱＵ 软 件 建 立 铣 削 过 程 的 有 限 元 模 型 ， 用 热 ～ Ｓ 采
损 坏 滚压 头百度文库。
滚 压 速 度 是 指 滚 压 工 件 旋 转 的 线 速 度 ， 压 速 度 滚 的 高 低 ， 仅 影 响 生 产 率 ， 且 关 系 到 滚 压 质 量 的 好 不 而 坏 。 度 太 低 ， 柱 的 滚 动 不 灵 活 而 成 为 滑 动 ， 于 是 速 滚 等 挤 压 ； 度 太 高 ， 工 表 面 塑 性 变 形 不 充 分 ， 时 ， 工 速 加 同 因
一
产 生 的 大 量 热 量 也 要 靠 切 削 液 带 走 。 般 采 用 机 械 油 一
或５ ％硫 化油 加５ ％柴 油作 为切 削 液 。 Ｏ ０
性有 限元 方 法 ， 用 Ａ Ａ Ｕ 采 Ｂ Ｑ Ｓ有 限 元 仿 真 软 件 ， 建 了铣 削加 工过 程 的 三 维有 限元 模 型 ， 测 了工 件 在 铣 削力 和 铣 削热 耦 创 预
合作用下的变形情 况。 研究结果表明 ， 数值模拟计算与实验结果比较吻合 ， 从而证 明了该仿真预测方法的可行性与有效性。
质 为 ４ 钢 热 轧 无 缝 管 料 ， 缸 内 孔 西ｌ Ｏ ５ 油 Ｏ Ｈ８， １３ ５ 长 ６ ｍｍ ， 批 量 生 产 验 证 ， 件 表 面 粗 糙 度 可 达 Ｒ ０ ２ 圆 经 零 ． ，
度 为０ ０ ． ４ ｍｍ，批 量 生 产 滚 压 质 量 稳 定 ， 率 高 ， 寸 效 尺
关键词 ： 削 铣 切削力 切削热 变 形 预 测
中 图分 类 号 ：Ｃ ４ Ｔ ５
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ０—４ ９ （０ ０ ０ —０５ — ４ １０ ９ ８２ １ ） １ ０ １ ０
金 属 切 削 加 ３ 变 形 是 机 械 制 造 业 普 遍 存 在 的 问 ２ 题 ， 重 影 响 着 产 品 的 质 量 和 加 ３ 效 率 ， 直 受 到 业 严 ２ 一 内人 士 的 广 泛 关 注 Ｉ 。 理 有 效 地 运 用 有 限 元 软 件 对 １ 合 １ 铣 削 加 工 过 程 进 行 仿 真 ， 预 测 出 加 工 变 形 ， 仅 为 并 不
仿 真 都 是 先 通 过 实 验 等 手 段 得 到 铣 削 力 模 型 和 铣 削 温 度 模 型 ， 后 将 力 载 荷 和 温 度 载 荷 加 到 离 散 单 元 然
的 相 应 节 点 上 ， 疑 使 得 仿 真 结 果 与 实 际 加 工 结 果 无
相差较大 。
实 际 加 工 的 智 能 化 提 供 了 有 利 条 件 ， 时 也 为 切 削 同
的 热 传 导 ， 现 了更 为 准 确 的 工 件 铣 削 变 形 的 预 测 。 实
能影 响很 大 ， 滚 压深度 一 定 的条件 下 ， 劳 强度 随着 在 疲
② 滚 压 前 精 镗 孔 粗 糙 度 一 般 为 Ｒ ３ ２～ Ｒ ５， Ｊ ． 预 Ｊ ｎ ３ 表 面粗糙 度 低 ， 压 后粗糙 度 －低 。 ２ 滚 ｔ ｇ ③滚 压 只能 提高 加工 表 面物 理机 械性 能 和表 面粗
进 给 量 的 减 小 而 增 大 。 当 进 给 量 减 小 到 一 定 值 时 但
（ ． ０ ３ｍｍ／ｒ ， 劳 强 度 几 乎 保 持 不 变 。 给 量 太 大 ， ）疲 进 滚
压不 充分 ； 给量 太小 ， 于重 复滚 压 ， 果 适得 其反 。 进 等 效
实 际 生 产 中 一 般 为 ０ １～０ ３ｍｍ／ ． ． ｒ。
个 较 复 杂 的过 程 ， 时伴 有 进 给运 动 和 旋 转 运 动 ， 同
收稿 日期 ：０ ９ ９ ２ ０ 年 月
载 荷 周 期 性 地 加 载 在 工 件 上 进 行 切 削 。 往 的 铣 削 以
机 耦 合 分 析 场 ， 虑 了 摩 擦 生 热 以及 刀 具 与 工 件 之 间 考
口 李 目 口 陈蔚芳
１ 南 京 航 空航 天 大 学 机 电 学 院 南 京 ２ ０ １ ． １０ ６
２ 北京航空精密机械研 究所 北京 １０ ７ ． ００６
摘 要 ： 准 确 地 数 值 模 拟铣 削加 工过 程 ， 控 制 工 件 加 工 变 形 、 高 加 工 精 度 有 实 际的 意 义 。 于 热 一 耦 合 弹 塑 对 提 基 机
４． ４ 滚 压速度
糙 度 ， 不能 提高 工件 的几何形 状 精度 ， 件 的几何形 而 工 状 精 度 只能依 靠滚 压前 的 预加工 来 保证 。 ④ 滚 柱 转 动 必 须 灵 活 ， 排 滚 柱 直 径 方 向 上 差 值 每 不 得 大 于 ０ ０ ５ ｍｍ， 则 会 挤 伤 工 件 或 引 起 振 动 甚 至 ．０ 否
７ 结 论
复 合 镗 滚 油 缸 内孔 为 一 种 先 进 制 造 工 艺 ， 工 质 量 加
及 生 产 效 率 较 传 统 滚 压 ３ 艺 大 幅度 提 高 ， 量 生 产 质 量 ２ 批
稳 定 。 公 司 采 用 该 新 型 工 艺 加 工 ＨＳ 型 ３ 程 油 缸 ， 某 Ｇ ２ 材
件 转 动 惯 性 大 ， 起 振 动 ， 工 质 量 也 不 高 。 压 速 度 引 加 滚
一
般 控制 在３ ５～４ ０ｍ／ｍｉ 。 ｎ
５ 切 削 液
复 合 镗 滚 产 生 的 切 屑 必 须 从 镗 头 前 面 流 出 ， 屑 切 的清 除 主 要 靠 低 压 、 流 量 的切 削 液 冲 洗 ， 时 滚 压 时 大 同
参 数 优 化 和 路 径 补 偿 提 供 了 有 效 数 据 。 削 加 ２ 是 铣 ］ ２
一
在通 常 的铣 削加 工过 程 中， 其对 弱 刚度 工件 ， 尤 切 削 力 和 切 削 热 对 加 ２ 精 度 的 影 响 最 大 。 者 利 用 １ ２ 笔 ＡＢＡＱＵ 软 件 建 立 铣 削 过 程 的 有 限 元 模 型 ， 用 热 ～ Ｓ 采
损 坏 滚压 头百度文库。
滚 压 速 度 是 指 滚 压 工 件 旋 转 的 线 速 度 ， 压 速 度 滚 的 高 低 ， 仅 影 响 生 产 率 ， 且 关 系 到 滚 压 质 量 的 好 不 而 坏 。 度 太 低 ， 柱 的 滚 动 不 灵 活 而 成 为 滑 动 ， 于 是 速 滚 等 挤 压 ； 度 太 高 ， 工 表 面 塑 性 变 形 不 充 分 ， 时 ， 工 速 加 同 因
一
产 生 的 大 量 热 量 也 要 靠 切 削 液 带 走 。 般 采 用 机 械 油 一
或５ ％硫 化油 加５ ％柴 油作 为切 削 液 。 Ｏ ０
性有 限元 方 法 ， 用 Ａ Ａ Ｕ 采 Ｂ Ｑ Ｓ有 限 元 仿 真 软 件 ， 建 了铣 削加 工过 程 的 三 维有 限元 模 型 ， 测 了工 件 在 铣 削力 和 铣 削热 耦 创 预
合作用下的变形情 况。 研究结果表明 ， 数值模拟计算与实验结果比较吻合 ， 从而证 明了该仿真预测方法的可行性与有效性。
质 为 ４ 钢 热 轧 无 缝 管 料 ， 缸 内 孔 西ｌ Ｏ ５ 油 Ｏ Ｈ８， １３ ５ 长 ６ ｍｍ ， 批 量 生 产 验 证 ， 件 表 面 粗 糙 度 可 达 Ｒ ０ ２ 圆 经 零 ． ，
度 为０ ０ ． ４ ｍｍ，批 量 生 产 滚 压 质 量 稳 定 ， 率 高 ， 寸 效 尺
关键词 ： 削 铣 切削力 切削热 变 形 预 测
中 图分 类 号 ：Ｃ ４ Ｔ ５
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ０—４ ９ （０ ０ ０ —０５ — ４ １０ ９ ８２ １ ） １ ０ １ ０
金 属 切 削 加 ３ 变 形 是 机 械 制 造 业 普 遍 存 在 的 问 ２ 题 ， 重 影 响 着 产 品 的 质 量 和 加 ３ 效 率 ， 直 受 到 业 严 ２ 一 内人 士 的 广 泛 关 注 Ｉ 。 理 有 效 地 运 用 有 限 元 软 件 对 １ 合 １ 铣 削 加 工 过 程 进 行 仿 真 ， 预 测 出 加 工 变 形 ， 仅 为 并 不
仿 真 都 是 先 通 过 实 验 等 手 段 得 到 铣 削 力 模 型 和 铣 削 温 度 模 型 ， 后 将 力 载 荷 和 温 度 载 荷 加 到 离 散 单 元 然
的 相 应 节 点 上 ， 疑 使 得 仿 真 结 果 与 实 际 加 工 结 果 无
相差较大 。
实 际 加 工 的 智 能 化 提 供 了 有 利 条 件 ， 时 也 为 切 削 同
的 热 传 导 ， 现 了更 为 准 确 的 工 件 铣 削 变 形 的 预 测 。 实
能影 响很 大 ， 滚 压深度 一 定 的条件 下 ， 劳 强度 随着 在 疲
② 滚 压 前 精 镗 孔 粗 糙 度 一 般 为 Ｒ ３ ２～ Ｒ ５， Ｊ ． 预 Ｊ ｎ ３ 表 面粗糙 度 低 ， 压 后粗糙 度 －低 。 ２ 滚 ｔ ｇ ③滚 压 只能 提高 加工 表 面物 理机 械性 能 和表 面粗
进 给 量 的 减 小 而 增 大 。 当 进 给 量 减 小 到 一 定 值 时 但
（ ． ０ ３ｍｍ／ｒ ， 劳 强 度 几 乎 保 持 不 变 。 给 量 太 大 ， ）疲 进 滚
压不 充分 ； 给量 太小 ， 于重 复滚 压 ， 果 适得 其反 。 进 等 效
实 际 生 产 中 一 般 为 ０ １～０ ３ｍｍ／ ． ． ｒ。
个 较 复 杂 的过 程 ， 时伴 有 进 给运 动 和 旋 转 运 动 ， 同
收稿 日期 ：０ ９ ９ ２ ０ 年 月
载 荷 周 期 性 地 加 载 在 工 件 上 进 行 切 削 。 往 的 铣 削 以
机 耦 合 分 析 场 ， 虑 了 摩 擦 生 热 以及 刀 具 与 工 件 之 间 考