在曲面模具拼接區(qū)域球頭銑刀銑削過程中,刀具載荷變化大,瞬態(tài)銑削力有突變現(xiàn)象,影響模具拼接區(qū)域的加工精度和表面質(zhì)量。為了預(yù)測拼接區(qū)域球頭銑刀的瞬態(tài)銑削力,首先,建立考慮沖擊振動的球頭銑刀三維次擺線軌跡方程,得到瞬時未變形切屑厚度模型;然后,基于銑削微元的思想,建立凸曲面雙硬度拼接模具球頭銑刀的瞬態(tài)銑削力模型,該模型能夠綜合考慮拼接區(qū)沖擊振動、硬度變化、刀具工件切觸角度變化對瞬態(tài)銑削力的影響;最后,進行凸曲面拼接區(qū)域球頭銑刀銑削加工實驗。實驗結(jié)果表明,預(yù)報的瞬態(tài)銑削力和實驗測量結(jié)果在幅值上和變化趨勢上具有一致性,在平穩(wěn)切削時最大銑削力預(yù)測誤差值基本在15%以內(nèi),驗證了該模型能有效地預(yù)報凸曲面模具拼接區(qū)域球頭銑刀的瞬態(tài)銑削力。 

【文章來源】：振動.測試與診斷. 2020年05期 北大核心

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

圖２凸曲面模具試件及仿真位置點Ｆｉｇ．２Ｃｏｎｖｅｘｓｕｒｆａｃｅｍｏｕｌｄａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｏｓｉｔｉｏｎ

ＵＧ仿真結(jié)果Ｔａｂ．２ＬｅａｄａｎｇｌｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｏｆＵＧ位置編號切屑位置前傾角／（°）切屑體積／ｍｍ３１Ｐ〗１５．８４７４０．０２３１２２２Ｐ〗１３．３４５６０．０１７４４９３Ｐ〗６．２８４８０．０１８４１６４Ｐ〗－６．３３４００．０１８３５２５Ｐ〗－１２．６４１６０．０１７７１８６Ｐ〗－１５．４５３４０．０２２７５３６個刀位點上的刀工接觸區(qū)的時空特性仿真結(jié)果如圖３所示，ｘ軸為瞬時切削位置角，用來揭示刀工接觸區(qū)的時間特征，ｙ軸為切削層面積，用來揭示刀工接觸區(qū)的空間特征［１６］。從圖３中可以看出，從刀位點１～３的切削層面積逐漸減小，從刀位點４～６的切削層面積逐漸增加；在刀位點３和４、刀具前傾角為±６°左右時，此時切削層面積最大，切削力最大。凸曲面模具試件頂圖３不同刀位點的單齒刀工接觸區(qū)時空特性Ｆｉｇ．３Ｓｐａｃｅ－ｔｉｍｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｉｎｇｌｅ－ｔｏｏｔｈｃｕｔｔｅｒｃｏｎｔａｃｔｚｏｎｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｏｏｌｐｏｓｉｔｉｏｎｓ端刀位點的切削力最大，試件上坡位置點和下坡位置點的切削層面積呈現(xiàn)不對稱減小趨勢，上坡位置點的切削力明顯小于下坡位置點的切削力。同時，從如圖３中可以看出，模具試件拼接區(qū)域的沖擊振動也引起不同刀齒的切削層面積不同，即第ｊ齒的切削層面積增加的量和第ｊ－１齒的切削層面積減小的量相等；考慮沖擊振動的兩個刀齒的切削層面積最大值的和不考

ｄθｊｚｉ（２０）瞬時切削層面積為ＡＤ（ｊ，?）＝∫θｕｐθｌｏｗ（Ｒｉ＋Ｌｉｓｉｎ（ωｔ＋（ｊ－１）π＋δ?０）－Ｒ２ｉ－Ｌ２ｉｃｏｓ２（ωｔ＋（ｊ－１）π＋δ?０槡））Ｒｓｉｎθｊｚｉｄθｊｚｉ（２１）基于文獻［１８］的方法，測得不同硬度模具試件的銑削力系數(shù)。球頭銑刀銑削凸曲面時刀具前傾角不斷變化，不同刀具前傾角下的銑削力系數(shù)如圖４、圖５所示。圖４在４５ＨＲＣ硬度條件下刀具前傾角對銑削力系數(shù)的影響Ｆｉｇ．４Ｅｆｆｅｃｔｏｆｔｏｏｌｌｅａｄａｎｇｌｅｏｎｍｉｌｌｉｎｇｆｏｒｃｅｃｏｅｆｆｉ－ｃｉｅｎｔｓｕｎｄｅｒ４５ＨＲＣｈａｒｄｎｅｓｓ圖５在６０ＨＲＣ硬度條件下刀具前傾角對銑削力系數(shù)的影響Ｆｉｇ．５Ｅｆｆｅｃｔｏｆｔｏｏｌｌｅａｄａｎｇｌｅｏｎｍｉｌｌｉｎｇｆｏｒｃｅｃｏｅｆｆｉ－ｃｉｅｎｔｓｕｎｄｅｒ６０ＨＲＣｈａｒｄｎｅｓｓ４凸曲面拼接區(qū)球頭銑刀瞬時銑削力實驗加工設(shè)備為ＶＤＬ－１０００Ｅ型三軸立式銑床，刀具為二刃整體硬質(zhì)合金球頭立銑刀；實驗樣件為不同硬度的凸曲面拼接模具試件，樣件材料為Ｃｒ１２ＭｏＶ模具鋼，樣件尺寸為２００ｍｍ×２００ｍｍ×６０ｍｍ，樣件分為不同硬度的３個部分，通過螺栓連接成整體，每部分硬度分別為ＨＲＣ５２，ＨＲＣ５８，ＨＲＣ４５。瞬時銑削力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由Ｋｉｓｔｌｅｒ９２５７Ｂ型測力儀、Ｋｉｓｔｌｅｒ５００７型電荷放大器型號、東華ＤＨ５９２２信號采集系統(tǒng)等組成，實驗樣

【參考文獻】：
期刊論文
[1]拼接模具過縫區(qū)域切削力建模與表面質(zhì)量[J]. 劉獻禮,高海寧,岳彩旭,姜男.  振動.測試與診斷. 2018(03)
[2]覆蓋件模具曲面曲率特征對球頭刀銑削力的影響[J]. 吳石,楊琳,劉獻禮,鄭敏利,李榮義,王廣越.  機械工程學(xué)報. 2017(13)

博士論文
[1]球頭銑刀銑削淬硬鋼模具銑削力及模具加工誤差研究[D]. 楊琳.哈爾濱理工大學(xué) 2017



本文編號：2920448