机械工程学报

作者：高书颜, 黄明坤, 黄涛, 张小明, 丁汉

单位：华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室 武汉 430074

关键词：通用刀具,五轴数控加工,刀具切触区域,切削力预测；

基金：国家自然科学基金(52075205，92160207，52188102)资助项目。

切削力准确预测有助于优化铣削加工参数、提高效率，在五轴加工中，不同形状刀具的切触区高效计算是预测切削力的核心难题之一。为此，提出了一种基于距离场的“等效运动+自适应八叉树”方法，实现了五轴加工通用刀具切触区高效计算。基于距离场和八叉树方法对工件表面进行初始化并存储，构建通用刀具的表面距离函数；提出了计算材料去除后工件表面的等效运动法，避免了刀具扫掠体计算，大幅提升材料去除仿真效率；建立了基于距离函数的刀具-工件切触区域面片提取方法，采用STL切片方法获取刀具微元上的边界点并计算切入切出角；基于机械力模型计算瞬时切削力。材料去除仿真、切削力预测功能集成于自主开发的数控加工仿真与优化软件TurboCut，通过与ModuleWorks、ACIS B-rep的仿真对比以及切削实验结果验证，表明本文提出的方法能够实现高效切触区域计算和切削力预测。

来源：2025年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

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