[發明專利]一種五軸加工中心銑削力計算方法

有效

• 申請號: 201410636591.1
• 申請日: 2014-11-12
• 公開（公告）號: CN104462775B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 何改云;馬文魁;丁伯慧;郭龍真;郎愛蕾
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

1.一種五軸加工中心銑削力計算方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

計算未變形切削厚度；

通過未變形切削厚度建立銑削力模型，通過銑削力模型計算五軸加工中心銑削力；

其中，未變形切削厚度定義為：過球心點與刀刃微元構成一線段，該線段與刀刃軌跡交于一點，交點與微元點之間的距離即為未變形切削厚度；

所述未變形切削厚度為：

式中，和分別表示M，N點在工件坐標系下的三維坐標；M，N分別為第一、二條刀刃上某一微元點；

所述銑削力模型為：

在某一時刻，任意位置角作用在刀具上的切削合力通過對所有參與切削的切削微元的受力進行累加得到，其各向分力如下：

式中，分別表示刀具整體切削力在工件坐標系X_w,Y_w,Z_w三個方向上的分力，dz表示切削微元在Z方向的切削厚度；Nf表示刀具切削刃個數；表示刀具切削刃微元的有效切削范圍，分別表示微元在工件坐標系X_w,Y_w,Z_w三個方向上的分力；

第一條刀刃的軌跡方程：

第二條刀刃的軌跡方程：

其中T為坐標轉換矩陣，將刀具坐標系轉換到工件坐標系；

和分別表示M，N點在工件坐標系下的三維坐標，z_M,z_N∈(0,R)分別表示第一、二條刀刃上某一微元點M，N在刀具坐標系下的軸向位置，f_x,f_y,f_z分別表示刀具沿X_c,Y_c,Z_c方向的每齒進給量，θ_B表示刀具繞Y_w軸的旋轉角度，θ_C表示工件繞Z_w軸的回轉角度，L表示刀尖點與機床旋轉軸B之間的距離，D表示刀尖初始狀態下在工件坐標系下的軸向距離；表示第i號切削刃上微元點M的水平位置角，表示第i+1號切削刃上微元點N的水平位置角，R表示球頭銑刀半徑；

R＝12mm，f_x＝0,f_y＝0.1,f_z＝0，θ_B＝π/6，θ_C＝0。

2.根據權利要求1所述的一種五軸加工中心銑削力計算方法，其特征在于，所述計算未變形切削厚度的步驟為：

建立刀具切削刃線的參數模型；根據五軸機床類型，建立刀具在切削工件時的軌跡方程；

采用分段三次非均勻有理B樣條曲線表示刀具切削刃，通過非均勻有理B樣條曲線和被切除材料實體之間的求交運算，獲得刀刃微元在切削過程中的有效切削區間，計算刀具微元瞬時未變形切削厚度。