在机械加工中,数控铣削加工占有重要的地位。铣削具有多刃断续切削和变加工厚度等特点。随着现代制造技术以及新材料、新刀具、新工艺和新设备的不断发展,开展一系列深入的数控铣削物理仿真研究是必要的。 铣削力仿真不仅是铣削加工过程物理仿真的重要组成部分,同时也是颤振预报、表面形貌评估的基础。铣削力模型在实际加工时可指导优化加工参数的选取,因此所建立铣削力模型的优劣直接影响加工效率和加工质量。本文对铣削加工物理仿真中的切削力建模进行了探讨。首先,在综合分析各影响因素的基础上,建立了球头铣刀微元上的局部铣削力表达式;然后,将局部铣削力沿刃线积分并对所有齿求和得到作用于整个铣刀上的铣削力:最后通过仿真结果与文献中的实验数据的对比进行验证。验证结果表明了该模型的有效性和合理性,能够正确反映铣削力与各种切削参数之间的关系。 机械加工的粗糙度与表面形貌有直接关系,因此研究加工表面形貌仿真对预测表面粗糙度和选取合理的加工参数具有重要意义。本文应用微分几何理论建立了任意轮廓铣刀切削刃刃线的参数方程,并在此基础上利用空间坐标变换方法建立了任意轮廓铣刀切削刃上任意点与工件相对运动的轨迹方程。考虑主轴偏心,构造出刀具切削刃上任意点与工件相对运动的轨迹方程,应用形貌高度值的三维表面形貌仿真算法,表明模型具有通用性好、运算速度快、结果准确度高的特点。