[发明专利]一种用于端铣切削的切削力预测及温度预测的方法

摘要

本发明公开了一种用于端铣切削的切削力预测及温度预测的方法，切削力预测的方法建立基于平均切削力的铣削力预测模型和基于斜角切削机理的铣削力预测模型，对两类模型参数进行回归计算，预测瞬态铣削力，与试验数据进行对比分析，验证所建立的单、多齿铣削力模型；切削力温度预测的方法建立了空间任意位置有限长线热源温度场求解模型及空间任意位置有限长旋转运动线热源温度场求解模型；运用有限元仿真方法，提出了嵌入式半人工热电偶方法，通过开展高速端铣切削温度场分布测量对有限元仿真结果及理论计算结果进行验证及误差分析。本发明的方法简单，操作方便，为端铣切削技术提供了参考的依据，更加有利于生产的进行。

主权项

一种用于端铣切削的切削力预测及温度预测的方法，其特征在于，该用于端铣切削的切削力预测的方法包括以下步骤：步骤一，分析端铣切削过程，建立基于平均切削力的铣削力预测模型，在该模型的切削力系数求解过程中，引入单边铣削宽度参数代表影响端铣加工表面切入切出角的因素，使端铣切削力模型不仅与基本切削参数有关，而且与切削过程中的走刀路径有关；步骤二，建立基于斜角切削机理的铣削力预测模型，运用有限元仿真方法并结合经验公式，对剪切角等切削基本量进行预测求解，计算得到铣削力模型中的切削力系数；步骤三，在铣削力模型构建过程中考虑了端铣加工切入切出角的影响，通过开展单齿、多齿铣削试验，对两类模型参数进行回归计算，从而预测瞬态铣削力；步骤四，与试验数据进行对比分析，验证所建立的单、多齿铣削力模型，能够预测端铣切削过程刀齿轴向、径向误差引起的铣削力变化；该用于端铣切削的温度预测的方法包括以下步骤：步骤一，基于热源法原理对端铣切削这一非稳态多维热传导问题进行分析，根据温度场叠加原理建立端铣切削传热学简化模型；将端铣切削过程中剪切面热源简化为有限长运动线热源问题，建立空间任意位置有限长线热源温度场求解模型，同时建立在绝热边界条件下的镜像热源温度场求解模型；基于对端铣切削过程中线热源绕刀具轴线做旋转运动的分析，建立端铣切削有限长旋转运动线热源温度场求解模型；根据剪切变形能建立传入工件热量求解方程关系对端铣切削过程中运动线热源强度进行求解；步骤二，建立端铣切削温度仿真预测有限元模型，结合端铣切削存在切入切出角变化的特点，分别建立对称铣削及非对称铣削的单、多齿铣削温度场仿真预测模型，通过对比仿真结果与理论计算结果，两种方法的预测结果吻合较好，且有限元预测模型更适合多齿铣削温度场的预测；步骤三，基于半人工热电偶法开展端铣切削过程切削温度测量试验，首次采用将热电偶回路热端嵌入被加工表面的方法，对瞬时端铣切削温度进行测量，并将试验结果与有限元仿真结果及理论预测结果进行对比，两种预测方法得到的铣削温度场与试验结果趋势相同，预测误差在可接受的范围内。