【摘 要】
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制造业是国家发展的基石,是国民经济的脊梁。铣削加工是制造业最常用的加工方式之一,对其铣削力及相关加工参数的研究对铣削加工的优化十分重要,由于刀轴矢量的变化会造成铣削力的变化,进而导致刀具变形可能会影响零件的加工质量,因此,研究刀轴矢量对铣削力的影响机理,并以此进行刀轴矢量优化具有重要意义。本文以球头铣刀为研究对象,建立其铣削力模型,分析刀轴矢量与铣削力的关系,进而以此为基础提出了一种刀轴矢量优化算
【基金项目】
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“XXXX关键零部件加工设备XX工程示范应用”（项目编号:XXXX04011008-002）；
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制造业是国家发展的基石,是国民经济的脊梁。铣削加工是制造业最常用的加工方式之一,对其铣削力及相关加工参数的研究对铣削加工的优化十分重要,由于刀轴矢量的变化会造成铣削力的变化,进而导致刀具变形可能会影响零件的加工质量,因此,研究刀轴矢量对铣削力的影响机理,并以此进行刀轴矢量优化具有重要意义。本文以球头铣刀为研究对象,建立其铣削力模型,分析刀轴矢量与铣削力的关系,进而以此为基础提出了一种刀轴矢量优化算法。主要研究内容如下:（1）本文首先研究分析了切削力建模理论基础和确定了刀轴矢量优化整体流程。通过对金属切削机理的分析,建立了从二维直角到三维斜角的切削力模型;同时确定了切削力建模的基本流程和刀轴矢量优化的整体框架流程。（2）建立了球头铣刀铣削力模型,同时以此为基础建立了刀轴矢量与铣削力关系模型。使用前倾角和侧倾角来描述刀轴矢量,通过铣削力模型分析了不同刀轴矢量下的球头铣刀每转最大径向力,并建立刀轴矢量关系模型,以此为刀轴矢量优化奠定基础。（3）刀轴矢量优化算法研究。通过CAM软件获取刀位文件,从中提取所需的前倾角、侧倾角等数据;根据得到的刀轴矢量关系模型,以刀路上所有刀触点处最大径向力之和最小值为优化目标,基于有向图优化刀轴矢量,从而得到修正后的刀位文件。（4）针对本文提出的刀轴矢量优化算法进行仿真试验验证分析。基于MATLAB GUI建立了刀轴矢量优化软件,利用UG软件的CAM加工模块生成叶轮数控加工程序,针对其中一个分流叶片的精加工工序提取的刀位文件进行了基于铣削力模型的刀轴矢量优化。最终对优化后的刀位文件结果进行对比分析,验证了算法的有效性。
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