CN104699919A - 一种利用断续车削仿真多周期铣削的建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用断续车削仿真多周期铣削的建模方法，包括如下步骤：确定顺铣切削过程参数，并将其代入经过简化以及平直处理后的切削厚度公式，确定切削厚度函数；计算切削周期，确定切削刃非切削状态时刀尖所走过的路程，建立多切削周期的函数模型；运用描点的方法，将二维函数模型导入有限元软件中，设定刀具平移速度，建立有限元仿真几何模型，进行有限元仿真。本发明的优点在于，利用二维切削模型对三维铣削过程进行了仿真，大大提高了仿真效率，并且模型较为精确地反映了三维铣削过程。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用断续车削仿真多周期铣削的建模方法，属于有限元建模仿真分析技术领域。
背景技术
目前机械行业绝大多数零件都是通过切削加工的方法得到的，切削过程是复杂的热力耦合过程，对其研究一直是机械加工领域的热点与难点问题。切削过程中的应力，应变等物理量很难通过实验手段测出。例如，切削温度的测量目前较为常用的方法是热电偶法与热辐射法，热电偶法在标定时存在较大难度，热辐射法在测量时受到刀具、工件、机床等的遮挡导致测量定位较困难，这些难点都导致切削温度的测量误差较大。有限元仿真对于上述问题有较好的适应性，广泛应用于切削过程的动态静态分析。在有限元应用过程中，运算周期问题一直是制约工作效率的最直接因素。虽然三维仿真较二维仿真来说更加精确，但三维仿真周期一般为二维仿真周期的几倍到几十倍，大大拉长了仿真分析的工作时间。而铣削过程是切削厚度不断变化的切削过程，由于其复杂性目前大多采用三维有限元仿真进行分析。所以，建立较为精确的二维铣削模型在切削仿真领域是非常有必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种利用断续车削仿真多周期铣削的建模方法，可以对铣削过程进行二维仿真分析。
为了解决上述问题，本发明提供了一种利用断续车削仿真多周期铣削的建模方法，包括如下步骤：1）确定顺铣切削过程参数，并将其代入经过简化以及平直处理后的切削厚度公式，确定切削厚度函数；2）计算切削周期，确定切削刃非切削状态路程，建立多切削周期的函数模型；3）运用描点的方法，将二维函数模型导入有限元软件中，设定刀具平移速度，建立有限元仿真几何模型，进行有限元仿真。
所述的切削厚度公式为：
其中，a c 为切削厚度；f为每齿进给量；R为铣刀半径；a e 为切削宽度；x为刀尖所走过的路程。
所述的切削刃非切削状态路程为d=2πR-(t 3 -t 1 )R。
所述的刀具平移速度为铣削过程中的刀尖线速度。
本发明的优点在于，利用二维切削模型对三维铣削过程进行了仿真，大大提高了仿真效率。仿真模型较为精确地反映了三维铣削过程。
附图说明
附图1所示是三维铣削模型简化为二维断续车削模型原理示意图。
附图2所示是切削厚度函数图形。
附图3所示是单个切削周期中的切削厚度函数图形。
附图4所示是两个切削周期中的切削厚度函数图形。
附图5所示是最终建立的二维有限元几何模型。
附图1标记说明：1实际铣刀，2实际工件，3简化铣刀，4简化工件，5仿真铣刀，6仿真工件。
附图5标记说明：7实例中建立的仿真铣刀几何图形，8实例中建立的仿真工件几何图形。
具体实施方式
下面结合实例与附图对本发明提供的一种利用断续车削仿真多周期铣削的建模方法的具体实施方式做详细说明。
本发明所述的一种利用断续车削仿真多周期铣削的建模方法，以下以每齿进给量f为1mm/z；铣刀半径R为10mm；切削宽度a e 为5mm；主轴转速n为1000r/min；单切削刃刀具转两圈的铣削参数仿真建模为例进行说明，并按以下步骤实现。
1.根据确定的切削参数，利用公式计算t 1 、t 2 、t 3 ，公式如下
得t 1 =π/6≈0.52360、t 2 ≈0.57828、t 3 ≈1.62082。并且根据公式确定切削厚度a c 的方程，公式如下
得出
其图像如附图2所示。
2.利用公式d=2πR-(t 3 -t 1 )R确定切削刃非切削状态路程，得出d≈52.4065。与切削厚度a c 的方程进行组合，所得的图像如附图3所示。由于条件为单切削刃切削两次（两周期），所以对方程进行一次复制平移得附图4所示的两切削周期的二维仿真几何模型，实际应用中可根据需要确定仿真周期。
3.运用描点的方法，将二维几何模型导入有限元软件中，计算刀尖线速度v=0.002πRn=20π≈63m/min，设定刀具向右平移速度为63m/min，最终建立的有限元仿真几何模型如附图5所示。设定约束条件后即可进行有限元仿真。
Claims (4)
1.一种利用断续车削仿真多周期铣削的建模方法，其特征在于，包括如下步骤：1）确定顺铣切削过程参数，并将其代入经过简化以及平直处理后的切削厚度公式，确定切削厚度函数；2）计算切削周期，确定切削刃非切削状态路程，建立多切削周期的函数模型；3）运用描点的方法，将二维函数模型导入有限元软件中，设定刀具平移速度，建立有限元仿真几何模型，进行有限元仿真。
2.根据权利要求1所述的利用断续车削仿真多周期铣削的建模方法，其特征在于，所述的切削厚度公式为
其中，a c 为切削厚度；f为每齿进给量；R为铣刀半径；a e 为切削宽度；x为刀尖所走过的路程。
3.根据权利要求1所述的利用断续车削仿真多周期铣削的建模方法，其特征在于，所述的切削刃非切削状态路程为d=2πR-(t 3 -t 1 )R。
4.根据权利要求1所述的利用断续车削仿真多周期铣削的建模方法，其特征在于，所述的刀具平移速度为铣削过程中的刀尖线速度。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106484961A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-03-08 | 天津大学 | 一种确定立铣刀铣削过程切削热分配比例的方法 |
| CN106960080A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-07-18 | 河南理工大学 | 非均匀螺旋角铣刀超声铣削未变形切削厚度的预测方法 |
| CN108573091A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-09-25 | 华侨大学 | 一种刀具波形刃设计方法 |
| CN111189547A (zh) * | 2020-03-11 | 2020-05-22 | 山东大学 | 一种可替代铣削刀具测温的装置及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080269943A1 (en) * | 2004-04-29 | 2008-10-30 | Surfware, Inc. | Engagement Milling |
| CN101840457A (zh) * | 2010-05-07 | 2010-09-22 | 上海交通大学 | 大尺寸枞树型叶根轮槽型面残余应力场重构的方法 |
| CN104462775A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-03-25 | 天津大学 | 一种五轴加工中心铣削力计算方法 |
-
2015
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080269943A1 (en) * | 2004-04-29 | 2008-10-30 | Surfware, Inc. | Engagement Milling |
| CN101840457A (zh) * | 2010-05-07 | 2010-09-22 | 上海交通大学 | 大尺寸枞树型叶根轮槽型面残余应力场重构的方法 |
| CN104462775A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-03-25 | 天津大学 | 一种五轴加工中心铣削力计算方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 付秀丽: "高速切削航空铝合金变形理论及加工表面形成特征研究", 《中国博士学位论文全文数据库<工程科技I辑>》 * |
| 付秀丽等: "铝合金7050高温流变应力特征及本构方程", 《武汉理工大学学报》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106484961A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-03-08 | 天津大学 | 一种确定立铣刀铣削过程切削热分配比例的方法 |
| CN106484961B (zh) * | 2016-09-20 | 2019-10-15 | 天津大学 | 一种确定立铣刀铣削过程切削热分配比例的方法 |
| CN106960080A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-07-18 | 河南理工大学 | 非均匀螺旋角铣刀超声铣削未变形切削厚度的预测方法 |
| CN106960080B (zh) * | 2017-03-02 | 2020-07-24 | 河南理工大学 | 非均匀螺旋角铣刀超声铣削未变形切削厚度的预测方法 |
| CN108573091A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-09-25 | 华侨大学 | 一种刀具波形刃设计方法 |
| CN108573091B (zh) * | 2018-03-13 | 2022-05-03 | 华侨大学 | 一种刀具波形刃设计方法 |
| CN111189547A (zh) * | 2020-03-11 | 2020-05-22 | 山东大学 | 一种可替代铣削刀具测温的装置及方法 |
| CN111189547B (zh) * | 2020-03-11 | 2021-04-09 | 山东大学 | 一种可替代铣削刀具测温的装置及方法 |
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