一种正交车铣加工表面微观形貌的仿真方法技术
A simulation method for surface micro topography of orthogonal turn milling
The invention discloses a simulation method of the surface micromorphology of the orthogonal milling and milling process, including the following steps: dividing the part surface of the workpiece along the axial and circumferential direction to the m x n grid, and using the matrix
【技术实现步骤摘要】
一种正交车铣加工表面微观形貌的仿真方法
本专利技术属于机械制造加工
，具体是一种正交车铣加工表面微观形貌的仿真方法。
技术介绍
正交车铣是通过工件旋转、铣刀旋转和铣刀沿工件轴向的直线移动三种运动方式的合成完成工件的加工。正交车铣作为车铣加工最常用的一种加工技术，由于其不受工件直径和刀具直径的限制，且具有加工精度高的优点，故普遍适用于薄壁、细长轴、大型回转类零件的加工。正交车铣加工时，工件表面在宏观上呈多棱柱。同时，旋转的铣刀必定在工件表面留下移动的刀痕，而这种刀痕的变化规律即为微观形貌，将直接影响正交车铣加工工件的表面粗糙度。正交车铣加工的宏观和微观形貌共同决定了其表面粗糙度，反映了正交车铣的加工质量，因此对正交车铣加工表面形貌的研究应包括宏观形貌和微观形貌两方面。深入探讨切削参数对正交车铣加工表面形貌和表面粗糙度的影响规律，对提高正交车铣的加工质量和加工效率具有重要作用。软件仿真能够直接生成表面形貌的图形，可以有效地观察表面形貌的变化，因此是正交车铣表面形貌研究的一个重要方法。目前，正交车铣表面形貌仿真的研究都是采用常用包络原理对工件的宏观表面形貌进行研究...
【技术保护点】
一种正交车铣加工表面微观形貌的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将工件局部表面沿轴向和周向等分m×n个网格，用矩阵H[i,j](i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n)表示工件表面对应位置的高度，该矩阵的初始值为0；2)将刀刃数Z、刀具半径rt和时间离散，计算刀刃点P在工件坐标系下的坐标值(Pwx，Pwy，Pwz)，P点到工件截面圆心的半径rp和残留高度(rp‑rw)，rw为已加工表面半径；3)计算刀刃点P对应矩阵H中的i和j；4)判断刀刃点P是否到达加工工件表面的范围；5)通过矩阵H生成正交车铣加工表面微观几何形貌。
【技术特征摘要】
1.一种正交车铣加工表面微观形貌的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将工件局部表面沿轴向和周向等分m×n个网格，用矩阵H[i,j](i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n)表示工件表面对应位置的高度，该矩阵的初始值为0；2)将刀刃数Z、刀具半径rt和时间离散，计算刀刃点P在工件坐标系下的坐标值(Pwx，Pwy，Pwz)，P点到工件截面圆心的半径rp和残留高度(rp-rw)，rw为已加工表面半径；3)计算刀刃点P对应矩阵H中的i和j；4)判断刀刃点P是否到达加工工件表面的范围；5)通过矩阵H生成正交车铣加工表面微观几何形貌。2.根据权利要求1所述的正交车铣加工表面微观形貌的仿真方法，其特征在于，所述步骤2)中计算刀刃点P在工件坐标系下的坐标值(Pwx，Pwy，Pwz)需要经过两个坐标系的变换：21)建立刀具坐标系下刀刃的数学模型：设P为铣刀底刃任意一点，则P点在刀具坐标系Ot—xtytzt下的坐标为：设铣刀刃数为Z，各刃之间均匀分布，以铣刀xt轴为基准，得各刃的转角ψk为：ψk＝ωt·t+2π·(k-1)/Z(2)将式(2)代入式(1)，得：式中，r表示Ot点到P点的长度，rt-lt≤r≤rt；ωt表示铣刀角速度；k表示铣刀第k个齿，1≤k≤Z；22)建立刀具坐标系下刀刃的数学模型:刀具坐标系在工件坐标系的初始位置为Ot1—xt1yt1zt1；经过一段时间后，刀具坐标系从Ot1—xt1yt1zt1位置运动到Ot2—xt2yt2zt2，即刀具坐标系先绕工件坐标系xw轴旋转α角，然后沿xw轴平移距离L，此时P点在工件坐标系中的位置可表示为：PW,k(t)＝RotTW(t)·PT,k(t)+TransTW(t)(4)其中，旋转变换矩阵RotTW(t)为：式中，α表示铣刀相对工件旋转的角度，α＝-ωwt，ωw为工件角速度；平移变换矩阵TransTW(t)为:由于把式(7)代入式(6)，得：把式(3)、式(5)和式(8)代入式(4)，最终，铣刀底刃任意一P点在工件坐标系中的数学模型为：
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