The invention discloses an instantaneous temperature determination method and system for the rake face of an integral flat end milling cutter. A model of instantaneous contact angle between the milling cutter and the workpiece is established; under the condition that the milling cutter and the workpiece are not deformed and vibrated, and the cutting edge is cut from the machined surface in each milling process, a model of undeformed chip thickness is established; the undeformed chip thickness is calculated according to the model of undeformed chip thickness; and the first deformed zone heat source is established to produce the front face of the milling cutter. The temperature field model of the effect of temperature rise is established; the temperature field model of the effect of heat source in the second deformation zone on the temperature rise of the milling cutter rake face is established; the instantaneous temperature of the milling cutter rake face is calculated according to the first temperature field model, the second temperature field model and the temperature field model of the milling cutter rake face. In order to improve the accuracy of milling cutter temperature monitoring in cutting process, the temperature field models of heat source in the first deformation zone and heat source in the second deformation zone were established respectively.
【技术实现步骤摘要】
一种整体式平头立铣刀前刀面的瞬时温度确定方法及系统
本专利技术涉及整体式平头立铣刀领域，特别是涉及一种整体式平头立铣刀前刀面的瞬时温度确定方法及系统。
技术介绍
钛合金具有良好的比强度、比刚度、耐热性、耐腐蚀性，所有广泛应用在航空、航天、能源、建筑和军事等领域。钛合金的导热率低，因而铣削加工钛合金时，铣刀和钛合金工件之间会产生大量的切削热，瞬间导致铣刀温度急剧上升，从而加剧铣刀磨损。切削温度的变化会直接影响工件表面的质量和加工精度，所以对铣刀温度的研究尤为重要。现有技术中针对平面周铣加工提出了一个刀-屑接触面平均温度解析计算的预报模型，并通过热电偶测量得到硬质合金铣刀前刀面的平均瞬态温度来验证模型的有效性。采用有限差分法建立直齿铣削加工过程中确定刀具温度分布的数值模型。应用有限元法对高速铣削铝合金薄壁件过程中的工件与刀具接触面温度及工件内部的温度分布进行了仿真。采用移动热源法，考虑真实的铣削加热和冷却时间，建立了符合高速铣削特点的有限元温度仿真模型。难切削材料铣削过程中刀-屑接触面的温度和热分配，利用单根热电偶被用来测量工刀-屑接触面的温度，采用响应面法对刀-屑接...
【技术保护点】
1.一种整体式平头立铣刀前刀面的瞬时温度确定方法，其特征在于，所述确定方法包括：将坐标系XYZ转换到铣刀前刀面对应的坐标系X'Y'Z'；
【技术特征摘要】
1.一种整体式平头立铣刀前刀面的瞬时温度确定方法，其特征在于，所述确定方法包括：将坐标系XYZ转换到铣刀前刀面对应的坐标系X'Y'Z'；其中，γn为法向前角，lc为刀屑接触长度；建立所述铣刀与工件之间的瞬时接触角θ的模型；在所述铣刀加工所述工件过程中，两者均未变形和振动，切削刃每次铣削均从距离已加工表面处切入的条件下，建立未变形切屑厚度h模型；根据所述未变形切屑厚度h模型计算未变形切屑厚度h；建立第一变形区热源对所述铣刀前刀面产生温升影响的温度场模型，获得第一温度场模型，所述第一变形区热源为所述切屑在剪切面内的剪切滑移中产生的热量；建立第二变形区热源对所述铣刀前刀面产生温升影响的温度场模型，获得第二温度场模型，所述第二变形区热源为所述切屑与所述铣刀的前刀面接触产生的热量；建立铣刀前刀面对应的坐标系X'Y'Z'下的温度场模型，获得铣刀前刀面温度场模型；根据所述第一温度场模型、所述第二温度场模型和所述铣刀前刀面温度场模型计算所述铣刀前刀面的瞬时温度。2.根据权利要求1所述的一种整体式平头立铣刀前刀面的瞬时温度确定方法，其特征在于，所述建立所述铣刀与工件之间的瞬时接触角θ的模型具体包括：将所述铣刀沿着轴向切削方向离散为m个厚度为w＝dz＝Ap/m的圆片，Ap为铣销深度，当每个所述圆片的厚度足够小时，所述螺纹为直线BD，以所述直线BD为斜边，建立直角三角形ABD，水平方向的直角边为AB，竖直方向的直角边为AD；根据公式(2)、(3)和(4)计算所述铣刀与工件之间的瞬时接触角θ；其中，Ap为铣削深度，β为所述铣刀的螺旋角，R为所述铣刀的半径。3.根据权利要求1所述的一种整体式平头立铣刀前刀面的瞬时温度确定方法，其特征在于，所述建立未变形切屑厚度h模型具体包括：切削刃每次铣削均从距离已加工表面处切入其中，其中，vf为进给速度，Ae为铣削宽度，fz为每齿进给量，z为铣刀刃数，n为机床转速，θen为切入角，θex为切出角。4.根据权利要求1所述的一种整体式平头立铣刀前刀面的瞬时温度确定方法，其特征在于，所述建立第一变形区热源对所述铣刀前刀面产生温升影响的温度场模型，获得第一温度场模型具体包括：建立第一变形区原生热源点dl与所述第一变形区原生热源点的镜像热源点dl'对沿着X方向上任意点PI(0,0,z)的温升模型，分别计算第一变形区原生热源点的温度升高值ΔTI(x,0,z)和所述镜像热源点的温度升高值ΔTI'(x,0,z)；计算沿着X方向上所述第一变形区的任意点PI(0,0,z)的温度升高值ΔTrake-I(0,0,z)；ΔTrake-I(x,0,z)＝ΔTI(x,0,z)+ΔTI'(x,0,z)(9)其中，λt为所述铣刀的热导率，h(θ)为未变形切屑厚度，φn法向剪切角，ηc为切屑流出角，αw为所述工件的热扩散率；K0为第二类修正贝塞尔函数的零阶，Rl为所述第一变形区原生热源的热源点dl到点PI(x,0,0)的距离，R'l为所述第一变形区镜像热源的热源点dl到点PI(x,0,0)的距离；建立的第一变形区热强度qI模型Vsh＝Vcosλs(12)其中，A为参考应变率和参考温度下的初始屈服应力，B为所述工件的应变硬化模量，εABCD-P为剪切面ABCD的有效塑性应...
【专利技术属性】
技术研发人员：岳彩旭，都建标，高海宁，刘献礼，梁越昇，王立翚，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。