低刚度铣削工艺系统的弹性铣削力建模方法

数控机床铣削切削力的模拟与实测方法摘要：数控机床在现代制造业中发挥着重要作用，铣削切削力的模拟与实测是数控机床加工研究的关键问题之一。

本文将介绍数控机床铣削切削力的模拟与实测方法，包括力学模型的建立、数值仿真和实验测试等方面的内容，以期为相关研究提供参考。

一、引言数控机床作为现代制造业的重要工具，其高精度、高效率的特点受到广泛关注。

而铣削切削力在数控铣床加工过程中起着决定性作用，对加工质量和机床性能具有重要影响。

因此，模拟和实测数控机床铣削切削力成为加工研究的重要内容之一。

二、模拟方法1. 力学模型的建立铣削切削力的模拟首先要建立合适的力学模型。

常用的力学模型包括切削力系数模型和有限元模型两种。

切削力系数模型是通过实验获得相关参数后，根据经验公式计算切削力。

有限元模型则是将加工过程建模为一系列有限元素，通过数值分析计算切削力的分布和大小。

2. 数值仿真数值仿真是利用计算机软件模拟数控机床加工过程和切削力的计算。

常用的仿真软件有Deform、ABAQUS等。

数值仿真可以通过调整刀具几何参数、切削条件和材料性质等因素，预测不同情况下的切削力大小和分布情况，为工艺优化提供指导。

三、实测方法1. 切削力测量设备实测切削力是了解加工过程中切削力的真实情况的重要手段。

常用的切削力测量设备包括力传感器、力加载装置和数据采集系统。

力传感器可以精确测量切削力大小，力加载装置则提供切削力测量所需的切削环境。

数据采集系统可以记录和分析切削力的变化规律。

2. 实验测试方法实验测试是通过具体的切削加工试验获取切削力的实际数值。

实验测试中需要准确控制切削条件，包括切削速度、进给速度和切削深度等。

通过实验测试可以获得不同切削条件下的切削力数值，用于验证模拟结果的准确性。

四、研究进展与展望随着数控机床技术的不断发展，数控机床铣削切削力的模拟与实测方法也在不断改进和完善。

当前的研究重点主要集中在提高模拟精度和实验测试的准确性，并进一步优化数控机床的切削性能。

铣削过程的动态切削厚度与动态铣削力模型铣削是常见的金属加工方法，它通过旋转刀具将工件表面的金属材料削除，从而实现形状和尺寸的加工。

在铣削过程中，动态切削厚度和动态铣削力是两个重要的参数，它们对加工效率和工件表面质量有着重要的影响。

本文将分别介绍动态切削厚度和动态铣削力模型，以帮助读者更好地理解铣削过程。

1.动态切削厚度模型动态切削厚度是指工件表面上金属材料被刀具削除的厚度，它随着时间的推移而变化。

在铣削过程中，动态切削厚度的变化主要与刀具进给速度、切削速度和切削深度有关。

（1）刀具进给速度：刀具进给速度是指刀具在单位时间内沿工件表面移动的距离。

当刀具进给速度增加时，每单位时间内切削的金属材料体积也会增加，因此动态切削厚度也会增加。

（2）切削速度：切削速度是指刀具在单位时间内相对于工件表面的线速度。

切削速度增加时，切削时刀具与工件之间的相对速度增加，因此动态切削厚度也会增加。

（3）切削深度：切削深度是指刀具在切削过程中进入工件表面的深度。

切削深度增加时，刀具与工件之间的接触面积增加，切削力会增加，从而动态切削厚度也会增加。

通过以上的分析，可以得到动态切削厚度与刀具进给速度、切削速度和切削深度之间的关系模型。

该模型可以用于预测和优化铣削过程中的动态切削厚度。

动态铣削力是指在铣削过程中刀具对工件施加的力，它主要由切削力和进给力组成。

切削力是指刀具在切削过程中削除工件的力，它与刀具的几何形状、切削材料的特性和切削参数有关。

进给力是指刀具推动工件运动的力，它与刀具的进给速度、切削深度和切削宽度相关。

在铣削过程中，切削力是最主要的力。

它的大小和方向决定了刀具与工件之间的相互作用力和金属材料的削除情况。

切削力的大小和变化与切削参数、刀具结构和工件材料的性质有关。

动态铣削力的模型可以分为经验型和理论型两种。

（1）经验型模型：经验型模型是通过实验测量获得的经验公式，它根据不同的切削参数和工件材料的性质建立了切削力与这些参数之间的关系。

低刚度、变截面轴电解磨削加工仿真技术的开题报告1、研究背景电解磨削技术是一种高效、高精度的金属加工方法。

然而，由于材料刚度不同、截面形状复杂等原因，当加工低刚度、变截面轴时，传统的电解磨削技术存在较大的加工难度和误差。

因此，研究低刚度、变截面轴电解磨削加工仿真技术具有重要的理论和实践意义。

2、研究内容本研究旨在探讨低刚度、变截面轴电解磨削加工的仿真技术，研究内容包括以下方面：（1）建立低刚度、变截面轴电解磨削加工的数学模型，研究加工过程中的力学与热力学行为。

（2）基于有限元模拟方法，模拟低刚度、变截面轴电解磨削加工过程中的力学变形、晶粒尺寸和残留应力等影响因素，并对模拟结果进行分析。

（3）根据模拟结果，优化电解磨削参数，提高低刚度、变截面轴的加工精度和效率。

（4）通过实验验证仿真结果的准确性和可靠性，进一步改进研究成果，完善低刚度、变截面轴电解磨削加工的仿真技术。

3、研究方法本研究将采用数值模拟方法和实验研究相结合的方式，具体步骤如下：（1）建立低刚度、变截面轴电解磨削的数学模型，研究加工过程中的力学和热力学行为。

（2）采用有限元软件，对加工过程中的力学变形、晶粒尺寸和残留应力等关键参数进行数值模拟，同时对模拟结果进行分析和优化。

（3）基于优化后的电解磨削参数，开展实验验证，并根据实验结果调整模型及仿真方法。

（4）根据实验结果和数值模拟结果，总结低刚度、变截面轴电解磨削加工的技术要点和规律。

4、预期成果和意义（1）建立低刚度、变截面轴电解磨削的数学模型，通过有限元模拟方法，深入研究加工过程中的力学和热力学行为。

（2）优化低刚度、变截面轴电解磨削加工的参数方法，提高加工精度和效率。

（3）验证仿真结果的准确性和可靠性，进一步完善低刚度、变截面轴电解磨削加工的仿真技术，并为相关领域的研究提供理论及实践参考。

（4）探寻低刚度、变截面轴电解磨削加工的技术要点和规律，为相关技术的推广应用提供科学支撑。

2021年 第1期 冷加工91智能制造Intelligent Manufacture一种弱刚度锥形零件的精密铣削工艺王德廷，郭东亮，于晓蕾，李金龙，王元军天津航天长征火箭制造有限公司　天津　300462摘要：针对一种弱刚度锥形零件装夹困难、加工基准难协调等问题，通过制定合理的铣削加工工艺方案，采用柔性装夹方案，制定合理的编程策略，实现了锥形零件的可靠装夹，保证了零件的高精度要求。

关键词：锥形薄壁零件；回弹变形；柔性装夹；加工方案1 序言随着航天制造技术的发展，航天产品结构日趋复杂，产品尺寸越来越大，精度要求也越来越高。

由于锥形零件较球形零件和椭球形零件在空间节省方面更具优势，所以大尺寸锥形零件的应用越来越广泛。

某锥形零件属于典型的弱刚度薄壁件，同时对产品上孔位尺寸精度要求较高，在产品加工过程中，存在装夹困难、加工基准难协调的问题。

本文通过研究弱刚度锥形零件的精密铣削工艺，优化装夹方案，改进加工流程，制定合理的编程策略，解决了该工件的加工难题。

2 加工现状（1）产品结构分析　某锥形零件大端长度尺寸为2 300mm ，小端长度尺寸为1 000mm ，高度约1 700mm ，整体壁厚仅有10mm （见图1），属于典型的弱刚度薄壁产品。

其上有一处装配孔，孔径为350m m ，要求加工后自由状态下孔径公差仅为0.05mm ，精度要求较高。

图1 弱刚度锥形零件结构示意（2）产品加工难点　产品加工中的主要难点如下。

1）装夹困难。

零件要求加工后自由状态下孔径公差为0.05mm ，对装夹提出了很高的要求。

采用常规装夹方式松夹卸荷后会带来较大的回弹变形，无法满足精度要求。

2）孔加工定位基准协调困难。

产品加工工艺：首先机械铣加工扇形平板，然后采用钣金滚弯的方式形成锥度，最后采用五轴设备机械铣加工装配孔。

由于经过多道工序的周转，所以在最终孔加工环节，会出现孔加工定位基准协调困难的问题。

3）需设计合理的孔铣削加工策略，从而得到较高的铣削效率，减小加工过程中的振动。

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