螺纹铣削切削力模型

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。

一种改进的螺旋齿铣刀立铣切削力计算方法窦炜;袁胜万;何晓聪【摘要】计算铣削力是求解螺旋齿立铣加工动力学方程的一个重要的中间环节,普遍采用将刀具沿轴向离散成微元段逐个计算再求和的近似方法.基于线性切削力模型,通过变量替换将任意时刻判断刀齿是否进入切削区的窗函数从铣削力积分中消去,同时将铣削力积分上下限由整个轴向切入深度替换为实际进入切削区的刀刃段的方位角,得到可以直接计算的定积分.最后给出一种螺旋齿铣刀铣削力的解析计算表达式,在求解铣削动力学方程时能够简化铣削力的计算过程.仿真结果表明,该方法所需计算量与求解直齿铣削动力学方程相当,并且不存在刀具轴向离散导致的误差,能够有效提高螺旋齿立铣动力方程的求解效率.%It is necessary to determine the cutting forces at each time step for solving milling process dynamic ually,the integral of the cutting force of helical tool is approximated as follows:the tool is first divided into element disks,and then the elementary forces on each element disk are calculated as a corresponding straight teeth tool in turn,and finally the total cutting force is approximated by summing up all the elementary forces.This approximation approach was not only is time-consuming but also causes errors.By variable substitution,the switch function of the cutting zone was eliminated from the cutting force integrand,and the integral limits were replaced by the position angle of the cutting edge entering the cutting zone.Then,the analytical expressions for cutting forces of helical tools were obtained,which simplifies the calculation of the milling force,thus can improve the efficiency of solving the dynamic equations for the belical toolmilling.The simulation results show that the computational cost of solving a helical tool milling dynamic equation is equivalent to solving that of a straight teeth tool,and without introducing the tool axial discretization errors.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2018(037)010【总页数】7页(P181-186,207)【关键词】螺旋齿立铣刀;铣削加工过程;动态切削力;时域仿真【作者】窦炜;袁胜万;何晓聪【作者单位】昆明理工大学机电工程学院,昆明650500;沈机集团昆明机床股份有限公司,昆明650000;昆明理工大学机电工程学院,昆明650500【正文语种】中文【中图分类】TH161.6;TH113铣削加工过程中，铣刀各齿周期性的切削工件产生大小和方向不断变化的动态铣削力，引起刀具与工件的受迫振动。

车削、镗削、钻削、铣削加工的标准切削力模型M. Kaymakci, Z.M. Kilic, Y. Altintas摘要一个标准的切削力学模型是预测在铣削、镗削、车削和钻削加工过程中切削力系数的工具。

嵌入物在参考物的定向是数学建模遵循ISO工具的定义标准。

由作用在前刀面的摩擦力和法向力组成的变换矩阵转化成参考坐标系，取决于加工材料和切削刃的几何形状。

而这些力再进一步转化为铣床、镗床、车床和钻床坐标系中初步赋值的具体参数，在切削试验的标准模型进行了验证。

关键词切削力车削铣削镗削钻削1.前言目前研究的目的是开发一种可用于预测的进程模型，以完善之前代价昂贵、操作复杂的物理实验。

这种结合材料性能、切削方式、刀具种类、过程动力学和结构动力学的进程模型，是应用于预测在金属切削加工过程中的切削力、扭矩、工具、形状误差和振动。

仿真和加工工艺规划，可预测机床和其零部件的操作是否是可行的，或优化切削条件和刀具种类，以获得更高的材料去除率。

建立铣削、镗削、车削和钻削加工过程的力学模型，为以前的研究提供了宝贵的贡献。

切削力模型需要考虑切削力作用在切削刃的作用面积和切削力系数，再从加工测试中进行校准。

将沿切削刃的受力分布建模并相加，以预测作用在机械上的总负荷。

有Fu[1]等人提出的在端面铣削的机械方法是一个示范性的应用，对切削力模型的全面审查则已由埃曼等人[2]提出了，Armarego [ 3 ]提出的通过正交斜变换[ 4 ]，可以从平均剪切应力、剪切角和摩擦系数预测切削力系数，建模时，由于固体边沿和几何形状[5]的连续变化，通常都采用斜变换法来解决问题。

本文中将对由Luttervelt[6]和Altintas[7]等人发表的以机械切削力学为基础的方法进行回顾。

2000年以来，学者们更趋向于研究如何应用数值的方法来预测金属切削过程中的切削力系数。

有限元法和滑移线场模型用于预测切削力系数，也应用于对切削力的预测[8-10]，数值模型完全基于材料的在加工过程的应变、应变率、温度变化和摩擦系数。

数控编程中的切削力模型与计算方法研究引言：数控编程是现代制造业中不可或缺的一环，它通过计算机控制机床的运动，实现对工件的加工。

而在数控编程中，切削力的模型与计算方法的研究是至关重要的，它能够为工程师提供准确的切削力预测，从而指导加工过程的优化设计。

一、切削力模型的研究切削力模型是数控编程中的关键要素，它描述了切削过程中切削力与切削参数之间的关系。

目前，常用的切削力模型主要包括经验公式模型、机理模型和神经网络模型。

1. 经验公式模型经验公式模型是基于实验数据的统计分析得出的，它通过对大量实验数据的回归分析，建立了切削力与切削参数之间的经验关系。

这种模型简单易用，但在复杂的切削过程中往往缺乏准确性。

2. 机理模型机理模型是基于切削力的物理机制建立的，它通过对切削过程中的力学、热学和材料学等因素进行分析，建立了切削力与切削参数之间的物理关系。

这种模型能够提供较为准确的切削力预测，但其建立和求解过程较为繁琐。

3. 神经网络模型神经网络模型是一种基于人工神经网络的模型，它通过对大量实验数据的训练，建立了切削力与切削参数之间的非线性映射关系。

这种模型具有较强的适应性和预测能力，但其训练过程需要大量的数据和计算资源。

二、切削力计算方法的研究切削力计算方法是利用切削力模型，根据给定的切削参数，计算出切削力的数值。

目前，常用的切削力计算方法主要包括解析法、数值法和试验法。

1. 解析法解析法是通过对切削力模型进行数学推导，得到切削力的解析表达式，然后根据给定的切削参数，直接计算出切削力的数值。

这种方法计算速度快，但对于复杂的切削过程往往难以得到解析解。

2. 数值法数值法是通过将切削过程离散化，将切削力模型转化为离散方程组，然后利用数值计算方法求解出切削力的数值。

这种方法能够处理复杂的切削过程，但计算过程较为复杂，需要较多的计算资源。

3. 试验法试验法是通过实验测量的方式，直接获取切削力的数值。

这种方法不依赖于切削力模型，能够准确地获取切削力的数值，但需要进行大量的实验，成本较高。

第1"期2017年12月组合机床与自动化加工技术Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing TechnitjueNo. 12Dec. 2017文章编号：1001 -2265 (2017) 12 -01)3-04D01：10. 13462/j. c n k i. m m tam t. 2017. 12.033铣削过程中不同铣刀螺旋角对切削力系数影响研究#毕馨文，王立国(北华大学信息技术与传媒学院，吉林吉林132013)摘要：铣削加工中，铣刀螺旋角的大小对切削力系数具有决定性影响，进而影响整个铣削过程中的稳定性。

为了实现正确计算不同螺旋角铣刀铣削过程中对切削力大小的影响，文章提出两种切削力系数计算方法，分别是基于传统实验测量和正交斜变换的混合计算方法以及泰勒级数法。

首先根据现有知识和相关理论建立了混合计算方法和泰勒级数法的数学模型；然后利用a f a q u s软件对五种不同螺旋角铣刀进行铣削仿真实验得到混合计算方法所需要的切削角和剪切力，用提出的两种方法分别计算铣削过程中的三向切削力；最后通过仿真实验获得的三向切削力值对比证明了混合计算方法和泰勒级数法计算螺旋角对切削力系数影响的准确性。

关键词：螺旋角；稳定性；混合计算方法;泰勒级数法中图分类号:T H162 ;TG506 文献标识码:AStudy on the Influence of Different Helix Angle on Cutting ForceCoefficient during Milling ProcessB I X in-w e n,W A N G L i-g u o(School o f In fo rm a tio n T e c h n o lo g y a nd M e d ia,B e iliu a U n iv e r s ity,J ilin J ilin 132013 ,C h in a) Abstract:D u rin g th e m illin g p ro c e s s,th e size o f th e h e lix a n g le o f th e c u tte r has a d e c is iv e in flu e n c e o n thec u ttin g fo rc e c o e ffic ie n t,w h ic h a ffe c ts th e s ta b ility o f th e w h o le m illin g p ro c e s s.In o rde r to a d iie v e th e c o r­re c t c a lc u la tio n o f tlie e ffe c t o f d if e r e n t heli^x a n g le m illin g o n th e c u ttin g f o r c e,tw o k in d s o f c u ttin g fo rc ec o e ffic ie n t c a lc u la tio n m e th od s are p ro p o s e d,w h ic h are based o n th e tr a d itio n a l e x p e rim e n ta l m e a s u re m e n ta nd o rth o g o n a l ob liq u e tra n s fo rm a tio n o f th e h y b ridc a lc u la tio n m e th od a nd the T a y lo r series m e thl y,th e m a th e m a tic a l m o d e l o f th e h y b rid m e th o d an d th e T a y lo r series m e th o d is e s ta b lis h e d a c c o rd in g to thee x is tin g k n o w le d g e a n d re la te d th e o rie s.T h e n,th e s o ftw a re of A B A Q U S is used to s im u la te th e m illing e x­p e rim e n t o f fiv e d iffe re n t s p ira l a n g le m illin g to o ls.T h e c u ttin g a n g le a n d shear A n d th e th re e-w a y c u ttin gfo rc e in th e m illin g p rocess is c a lc u la te d b y th e tw o m e th o d s.F i n H y,th e c o m p a is o n o f tlie th re e-w a y c u t­tin g fo rc e o b ta in e d b y t h e s im u la tio n e x p e rim e n t s lio w s th a t tlie m ix e d c a lc u la tio n m e tlio d a nd th e T a y lo r se­rie s m e tlio d h a v e th e e ffe c t o f c a lc u la tin g th e heli^x a n g le o n th e c u ttin g fo rc e c o e f ic ie n t a c c u ra c y.Key words:h e lix a n g le;s ta b ility;h y b rid c a lc u la tio n m e th o d;ta y lo r series m e th o d〇引言近年来，机械加工行业竞争愈加激烈。

床身铣床的螺纹加工力分析与优化螺纹加工是制造业中常见的加工工艺之一，它在许多机械产品中起着至关重要的作用。

床身铣床是一种重要的机床设备，用于完成螺纹加工任务。

然而，床身铣床的螺纹加工力对于整个加工过程的稳定性和效率至关重要。

因此，对床身铣床的螺纹加工力进行分析与优化，对于提高加工效果和降低成本具有重要意义。

首先，我们需要对床身铣床的螺纹加工力进行分析。

螺纹加工力是指在加工过程中，切削刀具对工件施加的力量。

加工力的分析可以帮助我们了解加工过程中各部件之间的相互作用和力量传递，并为进一步的优化提供依据。

螺纹加工力的主要影响因素有切削力、纵向进给力和径向进给力。

切削力是床身铣床在加工过程中的最主要力量，它由于刀具对工件的切削作用而产生。

纵向进给力是指工件在纵向方向上移动的力量，而径向进给力是指工件在径向方向上移动的力量。

在进行螺纹加工力分析时，我们可以使用有限元法进行数值模拟。

有限元法是一种重要的数值计算方法，可以对复杂的力学问题进行分析和求解。

通过建立床身铣床的有限元模型，我们可以得到在不同切削条件下的螺纹加工力分布和变化规律。

分析床身铣床的螺纹加工力后，我们可以进一步优化加工过程，以提高加工效率和降低成本。

优化的关键在于减小加工力的大小，降低对床身铣床和刀具的磨损，延长使用寿命，并提高产品质量。

为了优化床身铣床的螺纹加工力，有几个关键的方面需要考虑。

首先，我们可以通过合理选择切削参数来降低切削力的大小。

切削参数包括切削速度、进给速度和切削深度。

通过调整这些参数，可以提高切削效果，减小切削力的大小。

其次，选择合适的刀具材料和设计刀具几何形状也是降低螺纹加工力的有效方法。

刀具的材料和几何形状会直接影响切削效果和加工力大小。

选择合适的刀具材料可以提高切削效果和降低切削力。

同时，通过优化刀具的几何形状，可以减小切削力的大小，提高切削效率。

另外，采用适当的切削润滑剂和冷却液也是降低床身铣床螺纹加工力的重要手段。

通用螺旋立铣刀的力学和动力学模型(一)
吴喜让;宗荣珍
【期刊名称】《失效分析与预防》
【年(卷),期】2003(024)002
【摘要】在工业上使用各种形状的螺旋立铣刀.在航空和宇航、汽车和模具工业上,广泛使用螺旋圆柱、螺旋球头、圆锥螺旋球头、大圆角和专用立铣刀.每种铣刀的形状可能不同,但在每个刀刃切削点切削过程的力学和动力学是共同的.本文介绍工业上使用的大多数螺旋立铣刀的广义数学模型.立铣刀形状用绕参数包络包缠的螺旋槽建模.沿参数螺旋槽的刀刃点的坐标用数学表出.应用包含刀具和工件两者振动结构的纯铣削运动学,估计出每一切削点处的切屑厚度.沿和工件接触的每一切削刃进行积分,对任意立铣可预测出切削力、振动、尺寸表面粗糙度和颤振稳定性图.预测出的切削力、表面粗糙度和稳定性图,对于球头、螺旋锥球头和大圆角立铣,可证实本文提出的广义立铣分析方法的可行性.
【总页数】7页(P36-42)
【作者】吴喜让;宗荣珍
【作者单位】南阳理工学院机电系,河南,南阳,473004;南阳理工学院机电系,河南,南阳,473004
【正文语种】中文
【中图分类】TG7
【相关文献】
1.通用螺旋立铣刀的力学和动力学模型(二) [J], S.Engin;Y.Altintas;吴喜让;宗荣珍
2.整体立铣刀的合理选用第3讲立铣刀刀齿数、螺旋角、分屑槽的选用 [J], 章宗城
3.通用镶片铣刀的力学和动力学模型(编译) [J], 宗荣珍;吴喜让
4.通用组合式教育机器人动力学模型及其快速仿真算法 [J], 高海涛;张志胜;曹杰;史金飞
5.通用飞行动力学模型库的开发及应用 [J], 庞国峰;朱纪洪
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一种新的螺旋刃球头铣刀铣削力模型
阎兵;徐安平;张大卫;黄田;曾子平
【期刊名称】《中国机械工程》
【年(卷),期】2002(013)002
【摘要】为提高铣削加工的安全性和生产效率,有必要在加工实际进行之前准确地预测切削过程的物理信息,如铣削力、刀具振动等.给出了球头铣刀刃线几何模型,采用理论切削力分析与实验-系数识别相结合的方法建立了新的螺旋刃球头铣刀的铣削力模型.对不同切削条件下的铣削力进行了仿真,与实验测量数据吻合良好,证明离线仿真可以对铣削力做出较准确的预测.
【总页数】4页(P160-163)
【作者】阎兵;徐安平;张大卫;黄田;曾子平
【作者单位】天津职业技术师范学院,天津市,300222;河北工业大学,天津
市,300130;天津大学,天津市300072;天津大学,天津市300072;天津大学,天津市300072
【正文语种】中文
【中图分类】TG54
【相关文献】
1.二刃球头铣刀铣削力建模与仿真研究 [J], 高庆伟;刘辞英
2.平头螺旋刃立铣刀切削力预报模型的建立与数值仿真(一)——刀具几何参数对铣削力的影响 [J], 王启东;刘战强;汤爱民;曾滔
3.一种螺旋刃球头铣刀的高速加工铣削力模型 [J], 徐超辉;阎兵
4.一种螺旋刃球头铣刀的动态铣削力模型 [J], 许林涛;阎兵
5.平头螺旋刃立铣刀切削力预报模型的建立与数值仿真(二)——切削参数对铣削力的影响 [J], 王启东;刘战强;汤爱民;曾滔
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圆柱平底螺旋立铣刀动态切削力仿真与应用葛任鹏;仇健;韩廷超;李帅【摘要】采用瞬时刚性力模型进行平底螺旋立铣刀动态切削力建模,推导出铣削切削力系数辨识公式.在卧式加工中心HMC63上进行7075铝合金全齿铣削切削力测试试验,辨识出切削力系数,并利用MATLAB进行切削力数值仿真.对试验结果和仿真结果进行对比,结果表明切削力建模是有效的,能够较准确地预测铣削力,进行切削力的预测和监测,用于工件加工变形控制.同时切削力系数可以进一步进行切削稳定性分析,提高航空结构件的加工精度和效率.%The dynamical cutting-force model of flat helical end mills was established with the instantaneous rigid force model,the identification formula of cutting force coefficients for milling was deduced.Then the cutting force test for 7075 aluminum alloy of full-immersion milling experiments were followed on horizontal machining center HMC63,the cutting-force coefficients were identified,the cutting-force numerical simulation was implemented by MATLAB.The test results were compared with the simulation results,which show the cutting-force model was validated.It can predict milling force accurately,it can predict and monitor the cutting force,and be used for machining deformation control of parts.At the same time,the cutting force coefficient can further be used to analyze the cutting stability and it can improve the machining accuracy and efficiency of aeronautic structure.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】5页(P85-88,92)【关键词】7075铝合金;切削力模型;平底螺旋立铣刀;生产预测应用【作者】葛任鹏;仇健;韩廷超;李帅【作者单位】沈阳机床(集团)有限责任公司高档数控机床国家重点实验室,辽宁沈阳110142;沈阳机床(集团)有限责任公司高档数控机床国家重点实验室,辽宁沈阳110142;沈阳机床(集团)有限责任公司高档数控机床国家重点实验室,辽宁沈阳110142;沈阳机床(集团)有限责任公司高档数控机床国家重点实验室,辽宁沈阳110142【正文语种】中文【中图分类】TG501.3铝合金具有密度低、比强度高、比刚度高、导热性和导电性好、工艺性和耐腐蚀性好等一系列优点，是航空领域重要的结构材料[1]。

专利名称：车铣加工空间螺旋次摆线运动轨迹及瞬时切削力预测模型
专利类型：发明专利
发明人：金鑫,郑中鹏,白无尘,孙椰望,曹也,张之敬
申请号：CN201910550999.X
申请日：20190624
公开号：CN110262397A
公开日：
20190920
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种车铣加工空间螺旋次摆线运动轨迹及瞬时切削力预测模型，属于机械加工制造技术领域。

瞬时切削力预测模型的建立过程如下：首先建立刀具坐标系与工件坐标系，其次建立空间螺旋次摆线运动轨迹模型；然后建立单齿圆周刃切入角、切出角模型；再建立单齿圆周刃切削厚度和切削宽度模型；最后建立理论正交车铣瞬时切削力模型。

本发明能够真实的反应出刀尖切削运动轨迹，解决了车铣复合加工刀齿运动轨迹问题。

申请人：北京理工大学
地址：100081 北京市海淀区中关村南大街5号
国籍：CN
代理机构：北京理工大学专利中心
代理人：廖辉
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