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刀具刀尖圓（yuán）弧（hú）半徑對切削過程中切削力的影響

2016-12-14 來源：中山職業技術學院作者：周敏

摘要：對於切削力的建模（mó）通常采取將切削（xuē）刃邊界離散化的方法，然而在車削的最後階段，由於刀具的刀尖半徑（jìng）圓弧較小，在正（zhèng）交切（qiē）削試驗（yàn）中辨識局部切削力模型具有很（hěn）大的（de）局（jú）限性。本文采用一種新穎的試驗配置來研究圓弧半徑，。對切削力的影響。在（zài）切（qiē）削試（shì）驗中考慮了刀（dāo）具半徑，在圓柱（zhù）外圓切削試驗和端麵切削試驗的基礎上（shàng），將試驗結果與反向（xiàng）辨識相比較，該方法能（néng）夠證實圓（yuán）弧半（bàn）徑rE對切削力（lì）有很大的影響。

關鍵（jiàn）詞：切削力；刀具幾何形狀；刀尖圓弧；車削

1.引言

在車削過程中對切削力（lì）的準確預測能夠保證工件的加工質量。在一定範圍內，切削力建模需要仿真工件的變形和振動，此外切削力建模（mó）還能夠將加（jiā）工裝（zhuāng）備劃分為阻尼係統，在較低的程度上，刀具施加在工件材料上的局部載荷可以用來估計表麵完整性。為了提高切削力的預測精度，本文提出一種新的試驗過程用於研究刀具圓弧半徑對局部切（qiē）削（xuē）力的影響。

刀具圓弧半徑rE是切削過程中實現理想性能的重要參（cān）數，已加工表麵的粗糙度值受到圓弧半徑rE的顯著影響。對於給定的切削參數，增大刀具的圓弧半徑，可以減小切削（xuē）的殘留高度並改變流屑方向，同時還能夠限製切屑對已加工表麵的（de）刮擦。切削力同樣也被影響，增加切削力使進給力增大，可能會導致工件彎曲舊’8’111。目前已經有一些專家學者開始研究圓弧半徑rE對動態性能的（de）顯著影響舊t4 J。通過（guò）圓弧半徑rE可以修正刀（dāo）具磨損情況，主要通過改變未切削切屑厚度的局部分布來實現舊’5J，同理，已加（jiā）工表麵層的殘（cán）餘應力也可能受（shòu）刀（dāo）具幾何（hé）形狀的影響‘5，61。在工件幾何與表（biǎo）麵完整性的切削力建模中，對於複雜的（de）車削操作，切削刃離散化方法對於確定（dìng）合力（lì）與分（fèn）力（lì）很有效(見圖1)。

圖1 刀刃離散化（huà）原理

線性力由局（jú）部幾何參數表（biǎo）示，可（kě）以由（yóu）正交試驗來修正，可表（biǎo）示為

表1 不（bú）同圓弧半徑下（xià）的切削力模型係數

對於所辨識的模型，可用廠E估計對h的局部影響(見圖（tú）2)，曲線不是單調變化的。可見，當未切削切屑厚度大時，rε的影響比較顯著。然而此處的分析結論有所差別，因為在rε=6mm和有直線（xiàn）刃口時，受力較大j原因是最大的刃口半徑和有效（xiào）工件半徑。

圖2 不（bú）同n值下rE對力分量的影響

3.切削試驗模型（xíng）驗證與結果討論

圖3不同的切（qiē）削配置方式

圖（tú）4正交切削、傾（qīng）角切削與逆辨識結果的對比

由圖4可見，增大圓弧半徑（jìng）使切削（xuē）力增（zēng）大。力的大小及其趨勢在試驗（yàn）中（zhōng）都（dōu）類（lèi）似，也證實了傾角切削方法的正確性，在正交切削中（zhōng）力變化較大，可以解釋為這種配置方式能（néng）夠（gòu）獲得的未切（qiē）削切屑（xiè）厚度較小。

4 .結語

針對刀具半徑對工件表麵粗糙度及殘餘應力的影響相關研究已經很多，但對於切削力模型（xíng）的相關研究尚不多見，本文采用一種新的切（qiē）削配置方式來研究圓弧半徑對切削力的（de）影響（xiǎng），通過逆辨識（shí）模（mó）型、正交切削以及傾角切（qiē）削試驗，並將結果進行（háng）對比，來理解切削過程中的切屑變形和耕（gēng）犁效應，同（tóng）時驗證本文建立的切削力模型的正確性。

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