[发明专利]一种平底铣刀多轴铣削力预测方法

权利要求书

1.一种铣削力预测方法，其特征在于，包括：

建立工件坐标系、刀具坐标系和加工坐标系；

确定工艺参数，并根据工艺参数计算微元铣削刃的旋转角，其中，所述工艺参数包括铣刀物理参数和铣削加工工艺参数；

选择铣削力系数模型，并根据所述铣削力系数模型确定铣削力系数；

提取待加工工件的刀位点信息，根据提取的刀位点信息确定铣削加工过程中每齿切削时刀具的位置，计算瞬时未变形切屑厚度；

根据所述铣削力系数和瞬时未变形切屑厚度计算单个微元铣削力，并将单个微元铣削力转化到刀具坐标系下，沿轴向叠加各个铣削刃的微元铣削力计算出总铣削力，并将总铣削力转化到工件坐标系下，作为铣削力在当前时刻的预测值；

其中，计算所述瞬时未变形切屑厚度时，将瞬时未变形切屑厚度拆分为第一厚度和第二厚度，所述第一厚度通过刀具姿态不变时铣削加工的切削厚度获取，所述第二厚度为刀轴矢量在单齿切削时间内由于姿态旋转引起的变化厚度；

t时刻的瞬时未变形切屑厚度通过下式计算：

其中，h₁表示第一厚度，h₂表示第二厚度，为微元铣削刃的旋转角，z_w1表示t-Δt时刻刀轴矢量在工件坐标系中的z向坐标值，z_w2表示t时刻刀轴矢量在工件坐标系中的z向坐标值，Δt表示单齿切削时间。

2.根据权利要求1所述的铣削力预测方法，其特征在于，所述第一厚度通过下式计算得到：

其中，h₁表示第一厚度，h₃表示刀具姿态不变时铣削加工的切削厚度，α表示相邻两个刀齿位置刀轴矢量的夹角。

3.根据权利要求1所述的铣削力预测方法，其特征在于，所述第二厚度通过下式计算得到：

h₂＝z×tanα

其中，h₂表示第二厚度，z表示刀具位置点的z向坐标值，α表示相邻两个刀齿位置刀轴矢量的夹角。

4.根据权利要求2或3所述的铣削力预测方法，其特征在于，相邻两个刀齿位置刀轴矢量的夹角α通过以下步骤获取：

根据提取的刀位点信息获取当前t时刻刀具的位置点及姿态坐标、t-Δt时刻刀具的位置点及姿态坐标；

根据t时刻刀具的位置点坐标和t-Δt时刻刀具的位置点坐标计算相邻刀位点的距离；

根据相邻刀位点的距离计算相邻刀位点间的坐标插值个数；

根据坐标插值个数获得插值后的刀具在每个刀位的位置点及姿态坐标；

根据插值后的刀具姿态坐标计算相邻两个刀齿位置刀轴矢量的夹角。

5.根据权利要求4所述的铣削力预测方法，其特征在于，相邻刀位点间的坐标插值个数通过下式计算：

K＝d₂₁/f_z-1

其中，K表示坐标插值个数，d₂₁表示相邻刀位点的距离，f_z表示每齿进给量。

6.根据权利要求4所述的铣削力预测方法，其特征在于，根据插值后的刀具姿态坐标计算相邻两个刀齿位置刀轴矢量的夹角，通过下式表示：

其中，z₁表示插值后t-Δt时刻的刀具姿态矢量，z₂表示插值后t时刻的刀具姿态矢量。