第7期 2017年7月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)07003704
D0I:10. 13462/j. cnki. mmtamt.2017.07. 009
基于圆弧走刀的尖角加工铣削力建模
王保升1"，郝洪艳"，潘超，左健民
No.7 Jul.2017
(1.南京工程学院a.智能制造装备研究院;b.材料工程学院，南京,211167;2.上海工程技术大学轨道交通运营安全检测与评估服务协同创新中心，上海201620)
摘要：为实现尖角加工过程中铣削力的精确预测，给出了工件轮廊与刀具路径的参数化统一表示方法，分析了两种情况下的铣削工艺过程，依据铣削特征化分为五个阶段，推导出每个铣削阶段的实际径向切深算式。基于实际径向切深，给出了切入/切出角的计算方法，建立了尖角加工的瞬时铣制力模型。利用直线铣削完成了切削力系数辨识，对尖角加工的瞬时铣削力进行预测，并进行试验验证，结采表明预测铣削力与实测铣削力具有良好的一致性，证实了铣削力模型的有效性和精确性，从而
为工艺参数优化和颤振抑制提供了理论基础。关键词：尖角加工；铣削力建模；实际径向切深
中图分类号：TH16TG501
文献标识码：A
Modeling of Milling Force for Sharp Corner Machining with Are Transition
WANG Bao-sheng', HAO Hong-yan", PAN Chao", ZUO Jian-min"
(1 a. Research Department of Intelligent Manufacturing Equipment; b. School of Materials Engineering, Nan jing Institute of Technology , Nanjing 211167, China ; 2. Shanghai Collaborative Innovation Center of Detection and Assessment for Operation Safety of Railway Transit , Shanghai University of Engineering Science, Shang hai 201620, China)
oseoeoaeeoe workpiece contour and tool path uniformly with parametric representation. According to sharp corner size, milling process is analyzed in two cases. Also, the milling process is divided into five stages considering milling characteristic. Then, calculating formulas of actual radial cutting depth for milling stages are de-duced. With the actual radial cutting depth, a method is presented to calculate the entry/exit angles. Thus, a model is presented to predict the instantaneous milling force for sharp corner machining. A straight line milling test is carried out to calibrate the cutting force coefficients. With the coefficients, instantaneous mill-ing force for sharp corner machining is predicted. Also, sharp corner milling test is carried out to verify the presented method. A good agreement between predicted results and experimental results is achieved, which shows that the presented model is efficient and accurate. The research can provide theoretical foundation for osseeoesee
Key words: sharp corner machining; modeling of milling force; actual radial cutting depth
引言 0
由于工件形状的复杂性和多样性，不可避免的会出现尖角过渡连接。铣削过程中，在尖角过渡区域，铣削工艺几何的变化，会引起铣前力的突变，从而极易产生切削额振，加剧刀具磨损，影响加工质量和加工效率。因此，研究尖角加工过程中的铣削力具有重要意义。
目前，对铣削力研究主要集中于直线铣削，但直线铣削的铣削力模型难以适用于复杂形状加工。 Zhang""建立了圆弧铣削的铣削力模型，分析了曲率对铣削力的影响。李忠群(3)对内圆角铣削进行了研究，
收稿日期：20170203；修回日期：20170301
建立了内圆角铣削力模型。Rao[3]、Hao[4]分别对变曲率曲面周铣进行了研究，推导了实际径向切深和瞬时未变形切屑厚度的算式，建立了瞬时铣削力模型。吴世雄3]采用多元回归正交试验法建立了拐角高速加工铣削力模型。季思慧(*)、刘献礼)等建立了内拐角铣削过程平均切削厚度计算模型和瞬态铣削力数学模型，并提出基于载荷控制的进给量优化方法。以上文献对非直线加工中的铣削力预测具有重要贡献，但不适用于尖角加工。
加工尖角时，刀具轨迹采用过渡圆弧是最常用的加工方式。本文针对这种情况，依据夹角的大小分类讨论铣削过程，推导实际径间切深和切人/切出角的计
*基金项目：国家自热科学基金（51405210）；江苏省高校自然科学研究重大项目（13KJA460002）；南京工程学院科研基金（ZKJ201201）
作者简介：王保升(1978一），男，山东单县人，南京工程学院副教投，博士，研究方向为切削技术方面的研究，（E-mail)ckubs@njit.edu.cn。万方数据