[发明专利]一种考虑刀具偏心的插铣动态切削力精确预测方法

摘要

本发明提供一种考虑刀具偏心的插铣动态切削力精确预测方法，包括以下步骤：S1、获取插铣加工切削参数和刀具的几何参数；S2、获取各插铣工况下的切削微元横向切宽；S3、建立插铣刀具偏心参数和偏心模型，计算切削微元沿Z向切厚；S4、计算瞬时动态切厚，求解插铣瞬时切削力，并实时输出。通过本发明方法，全面考虑插铣切削参数和刀具偏心的基础上能更精确地预测插铣过程中的瞬时动态铣削力变化过程；采用插铣全参数、刀具几何参数与偏心参数作为模型输入量来精确预测插铣加工切削力，可准确解决插铣高精高效加工过程中的切削力监控等技术难点，因此能够对加工过程更好地控制以及对切削优化等方面产生良好的技术效果。

主权项

1.一种考虑刀具偏心的插铣动态切削力精确预测方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1、获取插铣加工切削参数和刀具的几何参数；所述的插铣加工切削参数包括每齿进给fz、切削宽度ae、切削步距as、刀具偏心距λ和刀具偏心角度ρ；所述的刀具的几何参数包括刀具直径D、螺旋角β、刀具底刃倾角κr和刃口数目N；S2、获取各插铣工况下的切削微元横向切宽；所述的插铣工况包括：插铣小切宽工况，即ae≤D/2；插铣大切宽工况，即D>ae>D/2；以及全齿插铣，即ae＝D；得到各插铣工况下的切削微元横向切宽的公式如下：I.插铣小切宽工况，即ae≤D/2：其中II.插铣大切宽工况，即D>ae>D/2：其中III.全齿插铣，即ae＝D：其中上述公式中，φji为插铣加工时刀具上第j个刀齿处的第i个微元所处于的角度；t(φji)为当切削刃对应的切削角度为φji时插铣瞬时动态横向切宽；R为插铣刀具半径，即R＝D/2；φst为插铣加工的起始切入角，φstn为插铣加工的中间变化角，φex为插铣加工的最后切出角；S3、建立插铣刀具偏心参数和偏心模型，计算切削微元沿Z向切厚；具体为：计算刀具动态偏心对插铣加工切削进给的影响：fzj＝fz+εj式中，fzj为第j个刀齿加工时对应的切削进给；εj为刀具偏心对第j个刀齿的影响；Rj和Rj‑1分别为对应于第j个刀齿和第j‑1个刀齿时的切削半径；建立如下插铣加工瞬时动态切削力模型：其中，φi为插铣加工时i个微元对应切削角；Fx(φi)、Fy(φi)、Fy(φi)为切削角度为φi时，插铣刀具各自沿着笛卡尔坐标系方向的瞬时切削力；Kt、Kr、Kf为插铣加工三向切削力系数，通过正交切削实验法获得；S4、计算瞬时动态切厚，求解插铣瞬时切削力，并实时输出。