机械工程学报

作者：刘德伟, 李长河, 秦爱国, 刘波, 陈云, 张彦彬

单位：1. 青岛理工大学机械与汽车工程学院 青岛 266520;2. 青岛卡沃斯智能制造有限公司 青岛 266109;3. 四川新航钛科技有限公司 什邡 618400;4. 成都工具研究所有限公司 成都 610500

关键词：铣削,刀具跳动,铣削力,运动学,斜角切削；

基金：基础科研(JCKY2021208B046)、转化应用(D44F9A65，2B0188E1)和内蒙古重点研发(2022YFHH0121)资助项目。

铣削力是监测刀具状态的重要切削信号，精准预测铣削力能够有效感知刀具磨损状态。然而，刀具跳动与几何特征耦合作用下，刀片与工件干涉机制发生改变导致铣削力模型精度不能满足智能感知需求是当前工业应用的技术瓶颈。基于此，提出考虑刀具跳动的铣削力数学模型。首先，研究刀具跳动影响下的刀片几何模型，基于几何学与微元法确定刀片实际切削面积。其次，基于加工运动学揭示刀具跳动与几何特征耦合作用影响下的刀片与工件干涉几何关系，分析瞬时未变形切削厚度，建立考虑刀具跳动的可转位面铣刀铣削力数学模型。进一步的，基于斜角切削理论分析铣削力系数标定方法，确定了铣削力系数。最后，通过铣削ZG32MnMo试验验证模型的准确性并数值分析刀具跳动对切削力的影响。结果表明，考虑刀具跳动的理论模型与试验值对比铣削力最低值、最高值、幅值、平均值的预测误差平均值分别为7.0%、7.3%、8.3%、7.0%，相较于传统的铣削力模型精度分别提高了46.4%、13.0%、36.4%、13.2%。考虑刀具跳动的铣削力数学模型为感知刀具磨损状态，提高加工状态稳定性提供了理论依据。

来源：2024年第21期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2024年第21期