基于球头微铣刀的铣削力建模与试验研究.PDF

2012年第46卷No.1 17 基于球头微铣刀的铣削力建模与试验研究 张建华，魏智，李同辉 河北工业大学 摘要：以光学玻璃材料为加工对象，基于铣削力微元分析方法，建立了微铣削力理论模型，并通过试验研 究对理论分析进行了验证，结果表明，理论计算模型与实验实测的结果较为吻合，球头铣刀动态铣削力模型与 实测铣削力曲线总体趋势基本吻合，其误差范围在20%以内。 关键词：球头铣刀；微铣削；铣削力模型 中图分类号：TG714 文献标志码：A TheoryandExperimentStudyMillingForceofMicroBallEndMill ZhangJianhua，WeiZhi，LiTonghui Abstract：Amillingforcemodeloftheballendmillingofglassisproposed，whichisbasedonthemicroelementof millingforcemethod.Themodelassumestheploughforcedominatesthewholemillingprocess.Amicromillingstagewas builttovalidatetheproposedmillingforcemodel.Theexperimentalresultsshowthemeasuredmeanmillingforcesaccord withthedynamicmillingforcesfromtheproposedmodel，andtheerrorrangebetweentheproposedmodelandtheexperi⁃ mentalmeasurementsislessthan20%. Keywords：ballendmilling；micro－milling；millingforcemodel 构建微铣削力模型，研究微铣削力的变化规律， 1 引言 可对微铣削过程中的刀具变形、工件表面质量、系统 ［1］ 微细切削加工技术是传统加工工艺向微观尺度 振动等进行分析。Yang 提出了球头铣刀微元法建 的延伸，该技术能够加工出形状非常复杂的微小零 模，该方法将球头铣刀的切削刃简化为基于刀具球 件，具有能耗小、加工精度高、材料的加工范围广、投 坐标系中前刀面的法向前角和切削刃的位置函数， 资小等优点，包括微铣削、微磨削等多种加工方法。 并将其划分成微单元，每个微元都看作是直边倾斜 微铣削由于能够加工出具有复杂结构的三维微零件 切削刃，应用正交切削理论，得到微单元上的微切削 ［2］ 而受到了广泛关注。 力，进而得到总切削力。P.Lee 等 则将切削刃沿着 轴向划分成多个切削微元，并将作用在刀刃微元上 收稿日期：2011年10月 的切削力分解为微切向切削力和微径向切削力。