基于切削运动学分析的铣削加工表面粗糙度预测方法研究

作     者：郭国强 杨博宇 李建华 成群林 王大中 林立芳 沈彬 GUO Guoqiang;YANG Boyu;LI Jianhua;CHENG Qunlin;WANG Dazhong;LIN Lifang;SHEN Bin

作者机构：上海航天精密机械研究所上海201600 上海工程技术大学航空运输学院上海201620 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2023年第59卷第13期

页      面：314-324页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0701[理学-数学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家重点研发计划(2020YFB2010603) 国家自然科学基金(5217052158)资助项目 

主　　题：铣削 表面粗糙度 表面形貌 预测方法 切削运动学 

摘      要：基于切削过程中的刀刃运动轨迹对加工表面形貌生成过程开展了运动学分析,首先基于刀具几何形状建立了面铣刀几何模型,并结合进给量、切削深度等切削参数和刀具偏心跳动带来的影响,建立了工件坐标系下的切削刃运动轨迹方程。其次对加工表面进行了离散化处理,并使用切比雪夫多项式求解计算得到每个网格处的表面形貌高度,并叠加取最小高度值作为最终的加工表面形貌高度。最后将单次铣削的预测结果与切削宽度结合,从而扩展到多次横向走刀铣削加工,提出了用于面铣刀几何形状和切削参数的表面粗糙度预测方法。通过不同平面铣削参数下的试验测量值对预测结果进行了验证,结果表明,同时考虑刀具几何形状与偏心跳动影响,预测值能够较为准确地表达出实际加工表面粗糙度的变化趋势与大小。