基于傅立葉級數的銑削力建模及實驗研究.pdf

1、數控銑床是機械制造業(yè)最重要的基礎裝備之一，高精度、高效率、低成本是其必然的發(fā)展方向。傳統(tǒng)的數控銑削加工文件編制僅從零件的幾何形貌角度出發(fā)而忽略加工過程的物理狀態(tài)，因此只能采用保守的加工參數以保證加工過程的安全性，制約了機床性能的充分發(fā)揮，影響了加工的質量與效率。本文建立了基于傅立葉級數的銑削力模型用以描述銑削過程的物理狀態(tài)，并以數控銑削余量優(yōu)化為例，探討了銑削力模型在數控銑削加工參數優(yōu)化中的應用，主要工作如下：
　　 以微分幾何

2、為手段，分析了立銑刀與球頭刀的加工過程，考慮了銑削過程的剪切機制與犁切機制，建立了沿刀具軸向的微元刀刃的銑削力模型。通過解析幾何分析與Z-map模擬相結合的手段，描述了在銑削加工過程中，各種不同形式曲面的工件與刀具的接觸區(qū)域，將刀具微元刀刃銑削力在接觸區(qū)域內積分得到刀具總的銑削力模型。通過傅立葉變換將周期性的刀具總的銑削力轉換為了傅立葉級數形式，建立了基于傅立葉級數的銑削力模型。
　　 通過對銑削力的傅立葉級數零頻項的分析，推導

3、了通過槽銑實驗的平均銑削力求解立銑刀與球頭刀切削系數的線性方程組。采用數控機床與測力儀進行了銑削實驗，通過實驗數據回歸了立銑刀與球頭刀的切削系數，進而通過MATLAB數值積分模擬了一定銑削用量條件下的銑削力，對比了其與相同銑削用量條件下實驗測量的銑削力，結果吻合良好，驗證了銑削力模型。
　　 分別針對立銑刀與球頭刀，通過幾何分析，以滿足加工精度為條件，離散了2.5維曲面，規(guī)劃了刀觸點集合。運用向量運算，推導了刀位點集合的計算。運