[发明专利]一种考虑主轴热误差和刀具跳动的切削力模型建模方法

说明书

本发明公开了一种考虑主轴热误差和刀具跳动的切削力模型建模方法，包括如下步骤：1)建立理想条件下的切削力理论模型；2)考虑刀具跳动，求解由刀具跳动导致的刀轴偏移距离ρ和刀轴偏移角度φ_ro；3)考虑主轴热误差，以热平衡状态下的主轴热误差修正刀轴偏移距离ρ和刀轴偏移角度φ_ro，得到修正后的刀轴偏移距离ρ₁和刀轴偏移角度φ_r1，以刀轴偏移距离ρ₁和刀轴偏移角度φ_r1修正切削力理论模型，得到考虑刀具跳动和热误差的切削力模型。本发明考虑主轴热误差和刀具跳动的切削力模型及其建模方法，通过考虑主轴热误差和刀具跳动对切削力的影响，从而能够更加符合实际加工条件。

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体的为一种考虑主轴热误差和刀具跳动的切削力模型 建模方法。

背景技术

现有的切削力研究一般是在理想条件下预测的，即：刀具的形状严格中心对称并绕其轴 线旋转，材料去除过程不会对刀具形状产生任何影响。如公开号为CN 113536543 A的中国专 利申请公开的一种无侧刃后角微细PCD铣削刀具切削力建模方法，以及公开号为CN 113297696 A的中国专利申请公开的一种基于半解析法的球头铣刀静态铣削力的建模方法， 这些切削力建模方法均是在切削加工的理想条件下实现的，然而，在实际加工中，刀具会出 现跳动，主轴在长时间运行后也会产生热误差，刀具跳动和主轴热误差均会导致刀轴便宜， 从而导致切削力改变，现有的切削力建模方法并不能满足实际加工的切削力预测要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种考虑主轴热误差和刀具跳动的切削力模型建模方 法，通过考虑主轴热误差和刀具跳动对切削力的影响，从而能够更加符合实际加工条件。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种考虑主轴热误差和刀具跳动的切削力模型建模方法，包括如下步骤：

1)建立理想条件下的切削力理论模型；

2)考虑刀具跳动，求解由刀具跳动导致的刀轴偏移距离ρ和刀轴偏移角度φ_ro；

3)考虑主轴热误差，以热平衡状态下的主轴热误差修正刀轴偏移距离ρ和刀轴偏移角度 φ_ro，得到修正后的刀轴偏移距离ρ₁和刀轴偏移角度φ_r1，以刀轴偏移距离ρ₁和刀轴偏移角度 φ_r1修正切削力理论模型，得到考虑刀具跳动和热误差的切削力模型。

进一步，所述步骤1)中，理想条件下的切削力理论模型的建模方法为：

将刀具沿刀轴分为M层微元切削刃，将任意微元切削刃产生的切削力分解为切向切削力， 径向切削力和轴向切削力，则微元切削刃的切削力模型为：

其中，K_te,K_re,K_ae分别表示微元切削刃的切向、径向和副法向的耕犁力切削系数，K_tc,K_rc,K_ac分别表示微元切削刃的切向、径向和副法向的剪切力切削系数；dS、db分别表示微元切削刃的长度和宽度；uct₀(φ,κ)表示未变形切屑厚度，与微元切削刃的微元点位置角ψ 和微元点轴向浸入角κ有关，且：

ψ＝θ+(i-1)φ_p-φ_z