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基于斜角切削的曲线端铣切削力建模
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TG506[金属学及工艺—金属切削加工及机床]
  • 作者机构:北京理工大学先进加工技术国防重点学科实验室,北京100081
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51105035,51375055).
中文摘要:

切削力预测是制定与优化加工工艺的重要环节。针对曲线端铣加工过程,提出一种基于斜角切削的切削力建模方法。将刀具沿轴向微分,以曲线微分几何计算微元刃上的工作基面。在微元刃的工作法平面参考系中,应用最小能量原理,构建微元刃中力矢量、速度矢量、流屑角、法向摩擦角、法向剪切角及剪应力等切削参数之间的约束。以单齿直线铣削试验对切削参数进行标定,其中法向摩擦角、法向剪切角及剪应力等可表示为瞬时未变形切屑厚度的函数。选取高强度钢PCrNi3MoVA试件,分别进行圆弧和Bézier曲线端铣加工试验。试验结果表明,曲线端铣时切削力的变化与瞬时进给方向和曲线曲率相关。切削力预测值的幅值大小和变化趋势与试验值一致,验证了该切削力建模方法的有效性。

英文摘要:

Cutting force prediction is the key issue for planning and optimizing the machining process. Based on an oblique cutting process, a novel method for modeling cutting force is proposed in end milling of curved geometries. Differentiating cutter along the axil, the working reference plane for an infinitesimal cutter element is calculated by utilizing differential geometry of curves. In the reference system of working normal plane, the connection between cutting parameters, e.g., force vectors, velocity vectors, chip flow angle, normal friction angle, normal shear angle and shear stress, is established by the minimum energy principle. Single-tooth straight milling tests are utilized for calibrating the cutting force coefficients, in which normal friction angle, normal shear angle and shear stress can be characterized by the dual-exponential function of instantaneous unreformed chip thickness. Two PCrNi3MoVA components with circular and Bézier curved geometries are machined. The experimental results show that variation of cutting force is influenced with the instantaneous feed direction and the curvature of the curve. Validity of the cutting force model is demonstrated by comparing predicted cutting forces with the experimental results.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603