【技术实现步骤摘要】
一种跨尺度的混合铣削力建模方法
[0001]本专利技术涉及高速微细与常规铣削加工
，更具体地说是涉及一种跨尺度的混合铣削力建模方法。
技术介绍
[0002]精密铣削是一种主要的金属切割工艺，可以生产高精度的终端用户组件。它可以实现复杂几何结构零件的加工，特别是一些难以切割的材料，可以满足航空、航天、精密仪器和医疗器械等行业的精度需求。高速高精密铣削加工中，铣削力是最重要的过程参量之一，铣削力信息的准确反馈对保证加工过程中的稳定性具有十分重要的意义，但在加工一些精密零件的过程中，不仅会出现宏观铣削状态，还需要跨尺度到另一种微观铣削状态。学者们对铣削力的预测模型进行了广泛的研究，但从宏观铣削到微观铣削，建立一种跨尺度的铣削力通用模型仍缺乏研究。
技术实现思路
[0003]为了解决现有铣削力模型通用性不强的问题，本专利技术建立一种跨尺度的混合铣削力建模方法，以期通过分析多种因素对不同铣削状态的影响，建立一种适用于宏观铣削到微观铣削加工过程中的力学模型，从而能提高铣削力模型的预测精度和通用性，进而能加工工件的精...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种跨尺度的混合铣削力建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、分别建立机床床身、工件及刀具坐标系，建立理想状况下的铣削刃轨迹方程；步骤2、基于刀具跳动，建立刀具磨损下的铣削刃轨迹方程；步骤3、考虑刀具最小铣削厚度与弹性恢复，建立铣削刃余摆线轨迹方程；步骤4、基于齐次坐标变换原理，并综合考虑多种因素对瞬时铣削厚度的影响，建立从微观到宏观的跨尺度瞬时铣削厚度模型；步骤5、建立实际铣削状态下的跨尺度混合铣削力模型。2.根据权利要求1所述的一种跨尺度的混合铣削力建模方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤1.1、以机床原点O为坐标系原点，以机床横向进给方向为X轴方向、纵向进给方向为Y轴方向、竖直进给方向为Z轴方向，建立参考坐标系O
‑
XYZ；将工件坐标系O
W
‑
X
W
Y
W
Z
W
固定在待加工工件上，将刀具坐标系O
T
‑
X
T
Y
T
Z
T
固定在刀具中心上，将主轴坐标系O
S
‑
X
S
Y
S
Z
S
固定在主轴上，将机床移动轴坐标系记为O
R
‑
X
R
Y
R
Z
R
，所建立的各种坐标系的方向与参考坐标系O
‑
XYZ的方向一致；步骤1.2、机床静止时，利用式(1)得到刀具坐标系O
T
‑
X
T
Y
T
Z
T
中铣削刃上任意一点P的齐次坐标变换矩阵：式(1)中，R为刀具的铣削半径，k为刀具铣削的刃数，k＝1,2,
…
,K，K为刀具铣削刃的总个数，δ为刀具径向滞后角，τ为铣削刃上任意一点P的位置角；(x
PT
,y
PT
,z
PT
)表示理想状况下点P的坐标位置；步骤1.3、刀具铣削时，利用式(2)得到第k个铣削刃上任意点一P的坐标(x
PT
,y
PT
,z
PT
)从刀具坐标系O
T
‑
X
T
Y
T
Z
T
变换到工件坐标系O
W
‑
X
W
Y
W
Z
W
下的坐标(x
P
,y
P
,z
P
)：[x
P y
P z
P
]
T
＝T
WR
T
RS
T
ST
[x
PT y
PT z
PT
]
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式(2)中，T
WR
为机床移动轴坐标系O
R
‑
X
R
Y
R
Z
R
相对于工件坐标系O
W
‑
X
W
Y
W
Z
W
的平移变换矩阵，T
RS
为主轴坐标系O
S
‑
X
S
Y
S
Z
S
相对于机床移动轴坐标系O
R
‑
X
R
Y
R
Z
R
的旋转变换矩阵，T
ST
为刀具坐标系O
T
‑
X
T
Y
T
Z
T
相对于主轴坐标系O
S
‑
X
S
Y
S
Z
S
的变换矩阵；步骤1.4、利用式(3)得到工件坐标系O
W
‑
X
W
Y
W
Z
W
中刀具铣削刃上任意一点P的轨迹方程：式(3)中，f
x
、f
y
、f
z
分别为工件坐标系O
W
‑
X
W
Y
W
Z
W
中X、Y和Z方向上的进给速度，ω为刀具旋转时的角速度，t为铣削时间。3.根据权利要求2所述的一种跨尺度的混合铣削力建模方法，其特征在于，所述步骤2包括：步骤2.1、考虑刀具跳动，利用式(4)得到工件坐标系O
W
‑
X
W
Y
...
【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，朱锟鹏，张宇，
申请(专利权)人：常州先进制造技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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