拉刀的优化设计论文翻译..docxVIP

拉刀的优化设计在工业生产时，拉刀在所有刀具中是最昂贵的；首先不像其他的机械加工操作，如车削、铣削的刀具可用于生产多种形状，拉刀独特的设计取决于所需的工件，因此所需拉刀的形状很容易在不同切削条件中改变。这种形状可能是一个简单的键槽或涡轮盘复杂的枞树型。所以最具有适应性的拉刀设计具有在拉削操作中的最高优先级。这些昂贵的工具，每一个功能都必须准确地设计，以提高生产率，提升零件品质，降低生产成本。任何加工操作模拟的基本要求时使用切削力模型的几何模型和预测力模型来估计切削力。本文对拉刀提出了一个几何模型和拉削操作中的预测力模型。基于切屑系统中切削力消耗能量的预测，拉削齿被建模为一个悬臂梁。通过考虑这些物理因素和几何约束，设计程序已制定了优化刀具几何形状的程序，以实现最大的金属切除率（MRR）。1引言如今，汽车和航空航天产业迅速崛起，所以必须拥有复杂部分的现代发动机才能来来推动这些技术先进的机器。由于现阶段加工技术的进步，加工工艺被广泛采用在各种制造行业当中，以产生不同设备所需要的部分。然而，部件的价格不应该继续随着这些行业发展迅速增加。其中的总成本，制造和加工成本影响价格最深。不管机械设备的应用，机械设备通常有很多种不同的形状，比如一些圆形和其他复杂的3D形状。圆形工件的通常是通过转动操作制造，而3D棱柱形部件通常由铣削操作制造生产。在铣削和车削，零件的最终形状由刀具和工件的运动的结合产生的。因为这个原因，一个单一的切削工具可以生产出各种各样形状的产品。铣削和车削工具都是可以现成购买的成品，并且也都是是比较便宜的。然而，当出现需要内部切削，以及尤其是外轮廓为非圆形时，就会出现很大的困难。在这种情况下，就会经常应用到拉削操作。拉刀是一个切削工具，它有多个齿，通过推或拉工件体以生产所期望的零件。拉削刀具轮廓必须在生产的零件中匹配相应的形状。其结果是，在与车削和铣削刀具相比，拉刀是具有特定目的的切削工具。因为拉刀必须为每个特定的目的零件所设计从而再制造，所以说这些工具是不容易得到的。但是如果拉刀设计有瑕疵，它必须被重新设计，这是时间和金钱的巨大浪费。拥有一个虚拟的设计环境，可以使工具设计人员能够在不同的条件下制定和测试他们的想法，以确保他们设计的可靠性和性能，而不用关心外界的干扰。为实现这一目标，第一个步骤就是估计精确力模型中的切削力。之前介绍了金属切削过程中切削力计算的一个简单理论基础，提出了切削过程建模的另一个经典方法是基于商业理论的机械加工法。在机械加工方法中，切削力与刀具和工件之间接触的几何形状相关，有一些切削系数也与此有关联[ 2 - 5 ]。刀具和工件之间接触的几何形状通常是由未变形切屑厚度与切口的长度沿着切削刃[6,7]中任意无穷小元件限定的。刀具和工件的材料特性影响，可以通过实验的系数考虑[ 3 ]。然而,商业模型被认为是理想，因为由于缺乏相应的压力，具有自应力特征的工件材料并不能准确地获得,特别是在金属切削应变率非常高的地方[8]。当可以对切削力进行准确的预测时，商业方法就被Astakhov和xiao [8]批评了。力模型是由Astakhov和xiao[ 8 ]提出的，切削力是基于切削系统中的功率平衡来计算的。所以说应变率越大，执行任务所需的功率就越大。其结果是，通过考虑切割系统中的功率（能量）平衡，然后以应变率反映出来。为了获得可靠和精确的切削过程仿真，一个力模型必须伴随着切削工具几何模型，只有这样才可以清楚地定义几何刀具的每一个方面。并且有几个已发表的关于传统加工操作模型的文章在公开文献中被发表。在这一领域的研究人员中，铣削是其中最受他们关注的。端铣刀工具的几何模型以及使用正交斜变换切削力的预测是由Budak等人提出的[ 3 ]。锯齿状圆柱齿锥形球头铣刀的数学模型以及切削力的建模，均由merdol和Altintas [ 9 ]，Hosseini等人。[ 10，12 ]提出。对刀具几何参数的综合模型模拟以及斜插铣刀的切削力是由Engin和Altintas [ 13–15 ]提出。他们提出的模型能够模拟的几何形状有圆柱形，球形，外圆角，锥，圆锥体，倒锥和圆端铣刀工具。尽管这些都在工业行业广泛使用,但是平时在处理拉床和更具体的拉刀几何形状的中并没有做出巨大贡献。Monday[16]提出的主要观点之一是描述了拉削操作，拉削工具和拉削所需的机器。在对于拉刀的一系列研究，刀具材料和制造拉刀的都是是由Kokmeyer [17]提出。拉削操作和拉刀的优化仿真分析可以在Budak等发表的研究作品中找到 [18-20]。他们的研究随后由€OZL€和Ozelkan等进行研究[21,22]继续进行讨论设计和拉床运行模拟。然而，拉床还需要更多专门对切削刀具数学模型的研究。本文的目的是提出一个数学模型来表示的拉刀的几何形状,然后通过一个力模型来