[發(fā)明專利]一種基于切削穩(wěn)定性的銑削形貌預(yù)測(cè)仿真方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910793321.4
• 申請(qǐng)日: 2019-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110488746B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳萬(wàn)群;滕翔宇;霍德鴻;丁輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇集萃精凱高端裝備技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/19
• 分類號(hào): G05B19/19
• 代理公司: 蘇州威世朋知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32235
• 代理人: 劉振龍

本發(fā)明涉及一種基于切削穩(wěn)定性的銑削形貌預(yù)測(cè)仿真方法，該方法的步驟為，S1、獲得機(jī)床動(dòng)力學(xué)響應(yīng)反饋的刀尖軌跡；S2、從所選取的刀具的幾何參數(shù)信息獲取切削刃的輪廓方程；S3、將步驟S2中的切削刃的輪廓方程，沿著步驟S1獲得的刀尖軌跡進(jìn)行掃略，即可獲得銑削仿真形貌。通過(guò)上述仿真方法不僅可以實(shí)現(xiàn)切削穩(wěn)定性的預(yù)測(cè)，更可以實(shí)現(xiàn)考慮切削穩(wěn)定性的表面形貌仿真，該建模方法效率高、操作簡(jiǎn)單、結(jié)果可靠，對(duì)銑削加工表面形貌的仿真預(yù)測(cè)具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及銑削形貌仿真技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于切削穩(wěn)定性的銑削形貌預(yù)測(cè)仿真方法。

背景技術(shù)

伴隨著高速銑削的發(fā)展，刀具的轉(zhuǎn)速越來(lái)越高，刀具在材料去除過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)切削穩(wěn)定性問(wèn)題，對(duì)工件表面形貌的生成具有顯著的影響，影響切削穩(wěn)定性的因素主要有加工刀具以及工件材料，機(jī)床的動(dòng)力學(xué)的參數(shù)也會(huì)對(duì)切削穩(wěn)定性造成影響，而以往的形貌仿真方法無(wú)法考慮切削穩(wěn)定性問(wèn)題，因此無(wú)法對(duì)所加工形貌進(jìn)行精確的預(yù)測(cè)，常常會(huì)導(dǎo)致預(yù)測(cè)的形貌與實(shí)際加工的形貌有差距，而在精密加工中將大大影響機(jī)器的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于切削穩(wěn)定性的銑削形貌預(yù)測(cè)仿真方法，該方法通過(guò)考慮切削穩(wěn)定性對(duì)加工工件形貌進(jìn)行了預(yù)測(cè)，其預(yù)測(cè)結(jié)果與加工結(jié)果基本一致，實(shí)現(xiàn)了精確預(yù)測(cè)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：一種基于切削穩(wěn)定性的銑削形貌預(yù)測(cè)仿真方法，該方法的步驟為，

S1、獲得機(jī)床動(dòng)力學(xué)響應(yīng)反饋的刀尖軌跡；

S2、從所選取的刀具的幾何參數(shù)信息獲取切削刃的輪廓方程；

S3、將步驟S2中的切削刃的輪廓方程，沿著步驟S1獲得的刀尖軌跡進(jìn)行掃略，即可獲得銑削仿真形貌。

進(jìn)一步具體的，在所述的步驟S1獲取刀尖軌跡的步驟為，首先獲取機(jī)床動(dòng)力學(xué)參數(shù)，并構(gòu)建機(jī)床動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)；然后，獲取加工參數(shù)以及工件材料參數(shù)，通過(guò)計(jì)算獲得銑削過(guò)程中的切削力；最后，將該切削力作為參數(shù)輸入機(jī)床動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)，獲取刀尖軌跡。

進(jìn)一步具體的，在所述的步驟S2中刀具的幾何參數(shù)信息從刀具參數(shù)圖冊(cè)或者采用SEM及AFM相結(jié)合的方式檢測(cè)獲得。

進(jìn)一步具體的，所述的刀具的幾何參數(shù)包括刀具直徑、刃傾角以及刀具鈍圓半徑。

進(jìn)一步具體的，所述的機(jī)床動(dòng)力學(xué)參數(shù)包括機(jī)床的固有頻率、剛度以及等效質(zhì)量。

進(jìn)一步具體的，該方法用來(lái)仿真建模及計(jì)算的軟件為Ansys及Matlab。

進(jìn)一步具體的，所述的加工參數(shù)包括切削厚度、每齒進(jìn)給量及主軸轉(zhuǎn)速；所述的工件材料參數(shù)為材料切削抗力系數(shù)。

進(jìn)一步具體的，所述的切削力通過(guò)切削力計(jì)算公式獲得，

其中，K_t、K_r為切向和徑向切削系數(shù)，a_p為軸向切身，K_te、K_re為切向和徑向的刀具切削刃系數(shù)，為窗函數(shù)用來(lái)決定刀具是否進(jìn)入切削區(qū)域，若進(jìn)入取值1，否則取0，為刀具轉(zhuǎn)角。

本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)上述仿真方法不僅可以實(shí)現(xiàn)切削穩(wěn)定性的預(yù)測(cè)，更可以實(shí)現(xiàn)考慮切削穩(wěn)定性的表面形貌仿真，該建模方法效率高、操作簡(jiǎn)單、結(jié)果可靠，對(duì)銑削加工表面形貌的仿真預(yù)測(cè)具有重要意義。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的仿真流程圖；

圖2是本發(fā)明主軸轉(zhuǎn)速為15000rpm時(shí)的刀尖軌跡圖；

圖3為本發(fā)明主軸轉(zhuǎn)速為35000rpm時(shí)的刀尖軌跡圖；