兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (7): 2132-2146.doi: 10.12382/bgxb.2022.0289
刘扬1, 秦国华1,*(), 吴竹溪1, 娄维达1, 赖晓春2
收稿日期:
2022-04-22
上线日期:
2023-07-30
通讯作者:
基金资助:
LIU Yang1, QIN Guohua1,*(), WU Zhuxi1, LOU Weida1, LAI Xiaochun2
Received:
2022-04-22
Online:
2023-07-30
摘要:
在铣削加工过程中,受铣削振动等因素的影响,已加工表面的不同位置会存在结构上的差异,严重影响已加工表面的加工质量。研究加工表面形貌的铣削成形方法对预测表面粗糙度和选取合理的加工参数具有重要意义。通过将“工件-夹具”接触模型合理地等效为线性“弹簧-阻尼”系统,利用能量法推导出工件在铣削过程中的振动微分方程。利用坐标转化法,提出有约束振动微分方程的模态分析与解耦方法,实现工件位置偏离的解算与预测。通过研究刀具接触点的判断方法,建立周铣过程中切削刃的运动轨迹方程,进一步结合工件的位置偏离提出工件表面形貌的表面形貌离散算法。利用铣削实验直接或间接地验证工件周铣形貌离散算法的有效性,结果表明:不考虑装夹振动的铣削表面粗糙度最大误差为7.56%,相比于不考虑装夹振动,考虑装夹振动的接触力和表面粗糙度的计算精度分别提高了3%和4.72%(逆铣)/3.00%(顺铣)。
刘扬, 秦国华, 吴竹溪, 娄维达, 赖晓春. 基于工件振动和刀具结构的周铣表面形貌分析与预测[J]. 兵工学报, 2023, 44(7): 2132-2146.
LIU Yang, QIN Guohua, WU Zhuxi, LOU Weida, LAI Xiaochun. Analysis and Prediction of Surface Topographyin Peripheral Milling Based on Workpiece Vibration and Milling-Tool Structure[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(7): 2132-2146.
刀具与工艺 | 参数 | 数值 |
---|---|---|
齿数z | 2 | |
刀具 | 半径R/mm | 5 |
螺旋角β/ (°) | 45 | |
刃长L/mm | 10 | |
工艺 | 主轴转速ω/(r·min-1) | 500 |
进给速度vf/(mm·min-1) | 600 |
表1 周铣加工参数
Table 1 Peripheral milling parameters
刀具与工艺 | 参数 | 数值 |
---|---|---|
齿数z | 2 | |
刀具 | 半径R/mm | 5 |
螺旋角β/ (°) | 45 | |
刃长L/mm | 10 | |
工艺 | 主轴转速ω/(r·min-1) | 500 |
进给速度vf/(mm·min-1) | 600 |
图6 稳态加工中的实际加工表面(左为实际加工表面,中为黑白仿真表面,右为彩色仿真表面)
Fig.6 Actual machined surface in stable machining(the left represents the actual machining table, the middle represents the black and white simulated surface, and the right represents the colored simulated surface)
铣削方式 | 实测粗糙 度/μm | 仿真粗糙 度/μm | 相对 误差/% |
---|---|---|---|
逆铣 | 2.428 | 2.294 | 5.52 |
顺铣 | 3.057 | 2.826 | 7.56 |
表2 周铣形貌仿真实验验证结果
Table 2 Experimental verification of surface morphology
铣削方式 | 实测粗糙 度/μm | 仿真粗糙 度/μm | 相对 误差/% |
---|---|---|---|
逆铣 | 2.428 | 2.294 | 5.52 |
顺铣 | 3.057 | 2.826 | 7.56 |
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