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外文翻譯
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
學 生 姓 名 孔湘成
班 級 B機制077
學 號 0710101703
指 導 教 師 趙海濤
外文資料名稱： Modeling and simulation of 5-axis milling processes
(用外文寫)
外文資料出處： CIRP Annals - Manufacturing Technology 58 (2009) 347–350
附 件： 1.外文資料翻譯譯文
2.外文原文
指導教師評語：
簽名：
年 月 日
- 15 -
五軸銑削加工的建模和仿真
E. Budak (2)*, E. Ozturk, L.T. Tunc
孔湘成譯
摘 要：
五軸加工廣泛用于加工復雜的表面。產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率因為高成本的機床和相關零件而顯得極其重要。過程模型可用于選擇適當?shù)墓に噮?shù)。盡管有很多關于銑削過程模型的研究，有關五軸銑床的卻不多。文章介紹了五軸銑削過程模型的幾何結(jié)構(gòu)、切削力和穩(wěn)定性。同時展示了模型在重要參數(shù)選擇上的應用。一個完整的五軸加工循環(huán)可以使用一種為提取幾何參數(shù)而開發(fā)的使用方法來實現(xiàn)。
2009 CIRP
摘要：五軸銑床廣泛應用于復雜表便的加工。機床刀具和部件的高成本使產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率顯得尤為重要。過程工藝模型可以用來選擇適當?shù)墓に噮?shù)。盡管有很多關于銑床過程模型的研究，其中有關五軸銑床的卻不多。本文介紹了五軸銑床的幾何模型，切削力模型和穩(wěn)定性模型。同時論證了模型在重要參數(shù)選擇中的應用。使用一種為提取切削幾何而開發(fā)的使用函數(shù)來模擬一個完整的五軸循環(huán)。
關鍵詞：銑床 力 穩(wěn)定性
關鍵詞：銑削 力 穩(wěn)定性
1.簡介
由于其能夠加工復雜曲面的特性，五軸銑削已經(jīng)成為一種應用廣泛的加工過程。多數(shù)情況下，這些應用由于機床的高成本而需要較高的生產(chǎn)力。五軸銑削的生產(chǎn)力和加工質(zhì)量可通過使用過程模型來提高。然而，與其他加工不同，五軸銑削只能進行有限的建模。本文的目的是展示在五軸銑削工藝參數(shù)的選擇來提高使用過程建模與仿真的工作效率。
Altintas和Engin[1]曾用于模擬一般銑刀的端面，并用于三軸銑削甚至五軸銑削的切削力和穩(wěn)定性計算。但是，額外自由度的存在，五軸銑削的所有流程模型所需要的工具部分參與邊界都更為復雜。五軸銑削中參與約束的計算主要通過非計劃分析方法來完成。例如，Larue和Altintas [2]使用ACIS[3]實體建模環(huán)境，以確定側(cè)翼區(qū)的銑削力仿真。金等人。[4]確定了參與區(qū)域使用Z-映射。Ozturk和Budak [5] 。另一方面，確定了參與地區(qū)分析能力，并模擬了切削力和刀具變形。
顫振是在5軸加工的主要限制之一。雖然銑削顫振穩(wěn)定性已被廣泛研究
解析[6-8]和模擬[9]，這已是非常有限 為球頭銑削和5軸車銑加工。Altintas等人。[10] 延長了分析加工機械模型穩(wěn)定性Ozturk和Budak銑削而[11、12]包括效果的領導和傾斜角度,多用簡單的方法。
力和穩(wěn)定性均可使用模型規(guī)劃分析。在計劃階段,更好的工藝參數(shù)采用模擬。然而,在五軸加工過程中，參數(shù)刀具路徑在不斷變化。在這項研究中,這些參數(shù)使用程序得到了[13]提取銑削理念的刀位等的數(shù)據(jù)。當所有CAD / CAM軟件提供了CL的文件,這個方法給出了實際方法模型整合的CAD / CAM系統(tǒng)。
在下一部分，五軸銑削的幾何機構(gòu)和力模型都作了簡要介紹。同樣展示了模型在引導和傾角選擇上的應用。為顫振穩(wěn)定性分析中五軸加工、單——多頻的解決方案進行了總結(jié)和用于一代的穩(wěn)定性圖解。最后一節(jié),提出了模擬的五軸加工循環(huán),說明案例。
2. 幾何和力模型過程
比傳統(tǒng)銑操作,五軸加工由于額外自由度而使幾何結(jié)構(gòu)更復雜。在本節(jié)中,五軸加工了幾何作了簡要介紹。較為詳細的分析,可以發(fā)現(xiàn),在文獻[5]。二坐標系統(tǒng)可以在模擬五軸加工過程。主持一個固定的坐標系統(tǒng)在機床。tc由刀軸和兩條相互垂直的橫向斧(x)和(y)。FCNconsists F、進給的表面法線,N和十字進給、C、方向(圖1)。領先的旋轉(zhuǎn)角度的刀軸crossfeed軸,而傾角是繞軸就進給的表面法線方向。領導和傾斜角度機械togetherwith磨幾何、切削深度、決定跨過訂婚地區(qū)之間的刀具、工件。在圖1,約定地區(qū)開始變化wst)和出口角沿wex刀軸是提出了一種代表案例。
刀具分為微分切割的元素確定不同接觸邊界(圖1)。參與模型[5]用來確定切割元素。微分切削力等的徑向、環(huán)和軸向方向如圖。2是根據(jù)當?shù)氐男酒?寬度及厚度和當?shù)厍邢髁ο禂?shù)。當?shù)氐男酒穸群颓邢髁ο禂?shù)沿切割長笛變量根據(jù)浸泡角度w與z坐標圖3中呈現(xiàn)的。
圖1.進刀區(qū)域，開始和推出角度
圖2.幾何和微分切削力等工具
圖3.晶片厚度和力系數(shù)變化
切削力等進行了計算,功率和轉(zhuǎn)矩通過整合參與部分內(nèi)部力量差的地區(qū)。工具利用撓度計算的結(jié)構(gòu)特點在地表刀具和力量產(chǎn)生分[5]。
2.1力模型結(jié)果
模型進行了驗證的力量有70多個切削試驗[5]。力模型可用于領先的選擇以及傾斜角度。領導和傾斜的影響最大的角度對橫向切削力、Fmax xy,是一個具有代表性的仿真following-cut案例,如圖4。在切削深度和步驟都將5毫米,進給量0.05毫米/牙齒,主軸轉(zhuǎn)速與cross-feed速度是1000元方向是否定[5]使用直徑12M,30度螺旋角和8度分前角的雙槽球型銑刀.工件材料是常用在航天工業(yè)的Ti6Al4V。
三種不同的領導和傾斜組合選擇圖。4、仿真,驗證了切削試驗。相比較,調(diào)查Fmax xy了模擬,如圖4。測量的變化和模擬切削力等在x,y和z方向的工具的一次旋轉(zhuǎn)了圖5為數(shù)據(jù)點2。代表全曲線的仿真結(jié)果而曲線標示實驗測量。這是看出模型的預測,兩者吻合較好測量。預測誤差分布的考試表現(xiàn)在圖5。
圖4.利用實測切削力等
圖5.力量和預測誤差分布
圖6.閥瓣上的動態(tài)力量元素l
3. 穩(wěn)定性模型
穩(wěn)定性模型、變化的投入和切割條件是考慮到把工具融入到閥瓣元素與厚度的Dz(圖6)。動態(tài)切削力等在x,y和z方向角參考的影碟機觀看鎢浸金屬元素計算方式如下:
（）（）（）] =() （1）
在達高度的閥瓣元素在表面正常嗎方向,提單(w)是激光強化閥瓣的定向系數(shù)矩陣[8]參考浸泡角度動態(tài)d .位移可表示為向量之間的差異當前時刻的位移和一顆齒的期前(圖7):
= （2）
在t是齒型期。作為參考浸泡角度依賴于時間,提單(w)是一個時變周期定向系數(shù)矩陣。它可以表示為傅立葉級數(shù)擴張如下[8]:
， （3）
根據(jù)傅里葉級數(shù)展開的定向系數(shù)穩(wěn)定,有兩處不同,制定方法[8]。在單縱模辦法只能定向系數(shù)的平均利用矩陣而單頻定向系數(shù)矩陣在超過一個周期內(nèi)解決。
3.1單縱模解決方案
在單縱模解、動力位移向量假定由只有顫振頻率風險投資進行支持。那時,可以被定義為從傳遞函數(shù)的結(jié)構(gòu)和切削力等[11]:
（4）
Fx(t), Fy(t), Fz(t)是完全的動態(tài)切削力量和G傳遞函數(shù)在tc。如果式(1),是寫在formdisc元素和總結(jié)式。(4)用來替換動力位移向量,下面的特征值問題進行：
（5）
由于光盤的元素數(shù)量，包括在分析不知道，獲得穩(wěn)定圖使用迭代程序[12]。
在3-axis平結(jié)束銑削出發(fā),研究表明,單縱模解決方案提供了一個良好的結(jié)果除低徑向浸泡就工具直徑。然而,對于低徑向浸、穩(wěn)定圖被證明是受影響多[14]。
圖7.動態(tài)芯片的厚度
3.2多頻解決方案
在多高階的條件是解決方案,包括定向系數(shù)的表示。多種頻率的加法和減法的顫振頻率和通過頻率諧波的牙齒。在這種情況下,動力位移矢量在用TCS從傳遞函數(shù)的G和總量動態(tài)切削力等(15):
(6)
為解決方案,單縱模進行式。(1)是總結(jié),并排的所有閥瓣元素和情緒智商。(6)用來替換動力位移向量。由此產(chǎn)生的特征值問題
既取決于顫振和牙齒通過頻率與單縱模的解決方案。數(shù)值多頻率的解決方案獲得穩(wěn)定圖[12]了。
五軸研磨精加工業(yè)務,尤其用于在哪里徑向深度,即,跨過較低。因此,我們盼望能夠看到重要的多的穩(wěn)定性影響圖的基礎上在觀察到的平端銑削[14]。然而,受其影響鉛和傾斜角度和機械磨幾何、這些情感因素被禁止在五軸加工。這是由于這樣的事實的比例非切割到剪切時間在五軸加工較高就平端加工。這是體現(xiàn)在[12]定向系數(shù)的比較平端銑削和機械加工。
3.3．影響機床運動學配置
如果兩個正交方向傳遞函數(shù)并不相等，進給方向可能會影響顫動穩(wěn)定性。機床配置使旋轉(zhuǎn)運動在道具面，導程和傾斜角度不影響進給方向。然而,如果旋轉(zhuǎn)軸在桌子上的一面,進給向量就一個慣性坐標系(如下。MCS)可能會依賴于領導和傾斜角度(圖8a)。這些情況下,
傳遞函數(shù)測量必須導向考慮進給方向。測得的方向傳遞函數(shù)H(iwc)
由導程和傾斜角度決定的TG矩陣來執(zhí)行，其FCN方向由MCS[12]決定：
(7)
3.4. 穩(wěn)定性理論模型計算結(jié)果
結(jié)果的穩(wěn)定性模型情況提出了一種用于工件材料AISI 1050鋼槽使用20毫米直徑磨機械。在模態(tài)測量數(shù)據(jù)的工具提示表1規(guī)定的數(shù)值。首先,領先的影響以及傾斜角度絕對穩(wěn)定限制使用單縱模方法體現(xiàn)在圖8b。3導程和傾角組合試驗確定也暴露絕對穩(wěn)定范圍。為導程和傾斜的結(jié)合:(158,158)、穩(wěn)定性圖解使用單縱模和多頻率的方法產(chǎn)生。
研究發(fā)現(xiàn),所測得的顫振頻率低于預期的。這可能是由于這樣的事實:最靈活的方式是表1給出了測量主軸模式,但在空轉(zhuǎn)的情況,切割時主軸的模態(tài)頻率可能會移動?；谶@種觀察，靜態(tài)測量頻率在仿真被修改以配合預測結(jié)果。仿真分析方法沒有被修改模態(tài)數(shù)據(jù)與單縱模方法(hk0)、修改語氣數(shù)據(jù)與單縱模方法),hk0_mod多頻晶體方法與諧波(hk1_mod)一個了如圖9所示。我們可以發(fā)現(xiàn)達成更好的模擬穩(wěn)定圖實驗結(jié)果改性后模態(tài)數(shù)據(jù)使用。此外,觀察到利用高次諧波產(chǎn)生的沒有改變模擬穩(wěn)定圖。調(diào)整模態(tài)數(shù)據(jù),atime-domainmodel運行[12]在幾個主軸的速度和給出了相應的穩(wěn)定性限制在圖9。用功率譜的模擬位移來判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。頻率范圍和時間范圍得到的結(jié)果之間有一些由程序離散化造成的差異。在穩(wěn)定的點(a)和不穩(wěn)定的點(B)，由時域模型預測的道具功率譜在圖9中表示出來。
圖8.導程、傾斜的角度對進給方向和穩(wěn)定性的影響
4.過程仿真
為模擬、切割幾何和條件必須被人知道的一般來說,盡管他們的變化,一直在五軸加工周期。研制出了一種實用的方法[13],是作了簡介紹這里描述這些參數(shù)識別,以模擬完整的周期。
4.1．識別切割條件
參數(shù),如下。切削深度,走、鉛和傾斜角度分析[13]表面尖端。最后,過程模型用于模擬在一定會讓人覺得模棱兩可刀具路徑處。在每個工具切削深度的本地切削通過下定決心
有關點在連續(xù)的刀具軌跡,如圖10。參考文件產(chǎn)生實習得到表面的信息化,運用了08年領導和傾斜的角度對刀具路徑。設計表面信息被用于在計算領導和傾斜角度的傳球,并未完成。摘要為了應用該方法[13]非棱幾何學(圖10b),粗糙的工件STL格式信息的渠道和獲得從CAD軟件。
在圖10、分P1,P2和P3代表相應的方面,在指定的粗糙表面CL點。切學深度是P4與P5之間的距離。P5是原料表面和穿過P4的線的交點并與原料表面法線（n）是一致的。通過解析幾何參數(shù)的計算從CL文件的過程模型用于模擬中五軸循環(huán)。
圖9.穩(wěn)定圖(15、-15)的組合
圖10.提取的切削深度
圖11.工具軌跡模式和工件幾何形狀
圖12.切削深度,臺階等計算
圖13歲.Fmaxxy的變化和計劃進給量
4.2．加工的壓縮機盤
銑削加工過程的壓氣機葉片列圖。11是用分析已有的方法[13]。工藝參數(shù)鑒定出CL文件和用于力模擬、與進給調(diào)度。工件材料是Ti6Al4V。在粗略、未完成周期20和16毫米直徑的機械工廠采用進給率為0.16和0.12毫米/牙齒,分別。領先并傾斜角度是108和108。裁斷深度的變化規(guī)律,為粗跨過經(jīng)過的每一個方面給出了一根圖12。分析計算進行了驗證CAD軟件的樣本數(shù)據(jù)在5點。
未完成工序中，，在每個切割步驟接近200點時被模擬為每5個CL點。幾何參數(shù)的計算完全葉片以140 s而力模擬一個切割步驟沿著葉片需要160接一個220千兆赫雙核心的電腦。此外,進給的調(diào)整,以保持Fmax xy幾乎恒定的在跨過是2毫米。模擬(sim)和測量經(jīng)驗。)Fmax xy兩計劃(舒馬赫)和常數(shù)(缺點。)飼料情況下列圖。13歲。節(jié)省時間,25%的拓撲結(jié)構(gòu)采用進給調(diào)度。
5.結(jié)論
使用過程模型能夠提高五軸加工操作的生產(chǎn)效率和品質(zhì)。在本文中,介紹了為五軸銑削設計的切削力和震蕩穩(wěn)定性模型它們在進程參數(shù)中的作用也在實例中得到證明。結(jié)果表明,我公司的文件可提取模擬五軸循環(huán)所需參數(shù)。使用這種方法,銑削力在這個周期可以模擬,并對進給量可以預定縮短周期時間在刀片機械上列出了例子。該方法能很容易地結(jié)合CAD / CAM軟件的五軸加工仿真操作。
參考
[1] Altintas Y, Engin S (2001) Generalized Modeling of Mechanics and Dynamics of Milling Cutters. Annals of the CIRP 50(1):25–30.
[2] Larue A, Altintas Y (2005) Simulation of Flank Milling Processes. International Journal of Machine Tools and Manufacture 45:549–559.
[3] http://www.spatial.com/components/acis.
[4] Kim GM, Kim BH, Chu CN (2003) Estimation of Cutter Deflection and Form
Error in Ball-end Milling Processes. International Journal of Machine Tools and Manufacture 43:917–924.
[5] Ozturk E, Budak E (2007) Modeling of 5-axis Milling Processes. Machining
Science and Technology 11(3):287–311.
[6] Tlusty J, Polacek M (1963) The Stability of Machine Tools against Self-excited Vibrations in Machining. ASME International Research in Production Engineering 465–474.
[7] Minis I, Yanushevsky T, Tembo R, Hocken R (1990) Analysis of Linear and
Nonlinear Chatter in Milling. Annals of the CIRP 39:459–462.
[8] Altintas Y, Budak E (1995) Analytical Prediction of Stability Lobes in Milling. Annals of the CIRP 44(1):357–362.
[9] Smith S, Tlusty J (1993) Efficient Simulation Programs for Chatter in Milling. Annals of the CIRP 42(1):463–466.
[10] Altintas Y, Shamoto E, Lee P, Budak E (1999) Analytical Prediction of Stability Lobes in Ball-end Milling. Transactions of the ASME Journal of Manufacturing
Science and Engineering 121(4):586–592.
[11] Ozturk E, Ozlu E, Budak E (2007) Modeling Dynamics and Stability of 5-axis
Milling Processes. Proceedings of 10th CIRP Workshop on Modeling of Machining
Operations, Calabria, Italy, 469–476.
[12] Ozturk E, Budak E (2008) Chatter Stability of 5-axis Milling Using Multifrequency Solution. Proceedings of 3rd CIRP International Conference High
Performance Cutting, vol. 1, Dublin, Ireland, 429–444.
[13] Tunc LT, Budak E (2008) Extraction of Milling Conditions from CAM Data for Process Simulation. International Journal of Advanced Machining Technology . 10.1007/s00170-008-1735-7.
[14] Davies MA, Pratt JR, Dutterer BS, Burns TJ (2000) The Stability of Low Radial Immersion Milling. Annals of the CIRP 49(1):37–40.
[15] Budak E, Altintas Y (1998) Analytical Prediction of Chatter Stability in Milling.Part I. General Formulation; Part II. Application of the General Formulation to Common Milling Systems. Transactions of the ASME 120:22–36.
外文翻譯
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
學 生 姓 名 孔湘成
班 級 B機制077
學 號 0710101703
指 導 教 師 趙海濤
外文資料名稱： Modeling and simulation of 5-axis milling processes
(用外文寫)
外文資料出處： CIRP Annals - Manufacturing Technology 58 (2009) 347–350
附 件： 1.外文資料翻譯譯文
2.外文原文
指導教師評語：
簽名：
年 月 日
- 15 -
五軸銑削加工的建模和仿真
E. Budak (2)*, E. Ozturk, L.T. Tunc
孔湘成譯
摘 要：
五軸加工廣泛用于加工復雜的表面。產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率因為高成本的機床和相關零件而顯得極其重要。過程模型可用于選擇適當?shù)墓に噮?shù)。盡管有很多關于銑削過程模型的研究，有關五軸銑床的卻不多。文章介紹了五軸銑削過程模型的幾何結(jié)構(gòu)、切削力和穩(wěn)定性。同時展示了模型在重要參數(shù)選擇上的應用。一個完整的五軸加工循環(huán)可以使用一種為提取幾何參數(shù)而開發(fā)的使用方法來實現(xiàn)。
2009 CIRP
摘要：五軸銑床廣泛應用于復雜表便的加工。機床刀具和部件的高成本使產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率顯得尤為重要。過程工藝模型可以用來選擇適當?shù)墓に噮?shù)。盡管有很多關于銑床過程模型的研究，其中有關五軸銑床的卻不多。本文介紹了五軸銑床的幾何模型，切削力模型和穩(wěn)定性模型。同時論證了模型在重要參數(shù)選擇中的應用。使用一種為提取切削幾何而開發(fā)的使用函數(shù)來模擬一個完整的五軸循環(huán)。
關鍵詞：銑床 力 穩(wěn)定性
關鍵詞：銑削 力 穩(wěn)定性
1.簡介
由于其能夠加工復雜曲面的特性，五軸銑削已經(jīng)成為一種應用廣泛的加工過程。多數(shù)情況下，這些應用由于機床的高成本而需要較高的生產(chǎn)力。五軸銑削的生產(chǎn)力和加工質(zhì)量可通過使用過程模型來提高。然而，與其他加工不同，五軸銑削只能進行有限的建模。本文的目的是展示在五軸銑削工藝參數(shù)的選擇來提高使用過程建模與仿真的工作效率。
Altintas和Engin[1]曾用于模擬一般銑刀的端面，并用于三軸銑削甚至五軸銑削的切削力和穩(wěn)定性計算。但是，額外自由度的存在，五軸銑削的所有流程模型所需要的工具部分參與邊界都更為復雜。五軸銑削中參與約束的計算主要通過非計劃分析方法來完成。例如，Larue和Altintas [2]使用ACIS[3]實體建模環(huán)境，以確定側(cè)翼區(qū)的銑削力仿真。金等人。[4]確定了參與區(qū)域使用Z-映射。Ozturk和Budak [5] 。另一方面，確定了參與地區(qū)分析能力，并模擬了切削力和刀具變形。
顫振是在5軸加工的主要限制之一。雖然銑削顫振穩(wěn)定性已被廣泛研究
解析[6-8]和模擬[9]，這已是非常有限 為球頭銑削和5軸車銑加工。Altintas等人。[10] 延長了分析加工機械模型穩(wěn)定性Ozturk和Budak銑削而[11、12]包括效果的領導和傾斜角度,多用簡單的方法。
力和穩(wěn)定性均可使用模型規(guī)劃分析。在計劃階段,更好的工藝參數(shù)采用模擬。然而,在五軸加工過程中，參數(shù)刀具路徑在不斷變化。在這項研究中,這些參數(shù)使用程序得到了[13]提取銑削理念的刀位等的數(shù)據(jù)。當所有CAD / CAM軟件提供了CL的文件,這個方法給出了實際方法模型整合的CAD / CAM系統(tǒng)。
在下一部分，五軸銑削的幾何機構(gòu)和力模型都作了簡要介紹。同樣展示了模型在引導和傾角選擇上的應用。為顫振穩(wěn)定性分析中五軸加工、單——多頻的解決方案進行了總結(jié)和用于一代的穩(wěn)定性圖解。最后一節(jié),提出了模擬的五軸加工循環(huán),說明案例。
2. 幾何和力模型過程
比傳統(tǒng)銑操作,五軸加工由于額外自由度而使幾何結(jié)構(gòu)更復雜。在本節(jié)中,五軸加工了幾何作了簡要介紹。較為詳細的分析,可以發(fā)現(xiàn),在文獻[5]。二坐標系統(tǒng)可以在模擬五軸加工過程。主持一個固定的坐標系統(tǒng)在機床。tc由刀軸和兩條相互垂直的橫向斧(x)和(y)。FCNconsists F、進給的表面法線,N和十字進給、C、方向(圖1)。領先的旋轉(zhuǎn)角度的刀軸crossfeed軸,而傾角是繞軸就進給的表面法線方向。領導和傾斜角度機械togetherwith磨幾何、切削深度、決定跨過訂婚地區(qū)之間的刀具、工件。在圖1,約定地區(qū)開始變化wst)和出口角沿wex刀軸是提出了一種代表案例。
刀具分為微分切割的元素確定不同接觸邊界(圖1)。參與模型[5]用來確定切割元素。微分切削力等的徑向、環(huán)和軸向方向如圖。2是根據(jù)當?shù)氐男酒?寬度及厚度和當?shù)厍邢髁ο禂?shù)。當?shù)氐男酒穸群颓邢髁ο禂?shù)沿切割長笛變量根據(jù)浸泡角度w與z坐標圖3中呈現(xiàn)的。
圖1.進刀區(qū)域，開始和推出角度
圖2.幾何和微分切削力等工具
圖3.晶片厚度和力系數(shù)變化
切削力等進行了計算,功率和轉(zhuǎn)矩通過整合參與部分內(nèi)部力量差的地區(qū)。工具利用撓度計算的結(jié)構(gòu)特點在地表刀具和力量產(chǎn)生分[5]。
2.1力模型結(jié)果
模型進行了驗證的力量有70多個切削試驗[5]。力模型可用于領先的選擇以及傾斜角度。領導和傾斜的影響最大的角度對橫向切削力、Fmax xy,是一個具有代表性的仿真following-cut案例,如圖4。在切削深度和步驟都將5毫米,進給量0.05毫米/牙齒,主軸轉(zhuǎn)速與cross-feed速度是1000元方向是否定[5]使用直徑12M,30度螺旋角和8度分前角的雙槽球型銑刀.工件材料是常用在航天工業(yè)的Ti6Al4V。
三種不同的領導和傾斜組合選擇圖。4、仿真,驗證了切削試驗。相比較,調(diào)查Fmax xy了模擬,如圖4。測量的變化和模擬切削力等在x,y和z方向的工具的一次旋轉(zhuǎn)了圖5為數(shù)據(jù)點2。代表全曲線的仿真結(jié)果而曲線標示實驗測量。這是看出模型的預測,兩者吻合較好測量。預測誤差分布的考試表現(xiàn)在圖5。
圖4.利用實測切削力等
圖5.力量和預測誤差分布
圖6.閥瓣上的動態(tài)力量元素l
3. 穩(wěn)定性模型
穩(wěn)定性模型、變化的投入和切割條件是考慮到把工具融入到閥瓣元素與厚度的Dz(圖6)。動態(tài)切削力等在x,y和z方向角參考的影碟機觀看鎢浸金屬元素計算方式如下:
（）（）（）] =() （1）
在達高度的閥瓣元素在表面正常嗎方向,提單(w)是激光強化閥瓣的定向系數(shù)矩陣[8]參考浸泡角度動態(tài)d .位移可表示為向量之間的差異當前時刻的位移和一顆齒的期前(圖7):
= （2）
在t是齒型期。作為參考浸泡角度依賴于時間,提單(w)是一個時變周期定向系數(shù)矩陣。它可以表示為傅立葉級數(shù)擴張如下[8]:
， （3）
根據(jù)傅里葉級數(shù)展開的定向系數(shù)穩(wěn)定,有兩處不同,制定方法[8]。在單縱模辦法只能定向系數(shù)的平均利用矩陣而單頻定向系數(shù)矩陣在超過一個周期內(nèi)解決。
3.1單縱模解決方案
在單縱模解、動力位移向量假定由只有顫振頻率風險投資進行支持。那時,可以被定義為從傳遞函數(shù)的結(jié)構(gòu)和切削力等[11]:
（4）
Fx(t), Fy(t), Fz(t)是完全的動態(tài)切削力量和G傳遞函數(shù)在tc。如果式(1),是寫在formdisc元素和總結(jié)式。(4)用來替換動力位移向量,下面的特征值問題進行：
（5）
由于光盤的元素數(shù)量，包括在分析不知道，獲得穩(wěn)定圖使用迭代程序[12]。
在3-axis平結(jié)束銑削出發(fā),研究表明,單縱模解決方案提供了一個良好的結(jié)果除低徑向浸泡就工具直徑。然而,對于低徑向浸、穩(wěn)定圖被證明是受影響多[14]。
圖7.動態(tài)芯片的厚度
3.2多頻解決方案
在多高階的條件是解決方案,包括定向系數(shù)的表示。多種頻率的加法和減法的顫振頻率和通過頻率諧波的牙齒。在這種情況下,動力位移矢量在用TCS從傳遞函數(shù)的G和總量動態(tài)切削力等(15):
(6)
為解決方案,單縱模進行式。(1)是總結(jié),并排的所有閥瓣元素和情緒智商。(6)用來替換動力位移向量。由此產(chǎn)生的特征值問題
既取決于顫振和牙齒通過頻率與單縱模的解決方案。數(shù)值多頻率的解決方案獲得穩(wěn)定圖[12]了。
五軸研磨精加工業(yè)務,尤其用于在哪里徑向深度,即,跨過較低。因此,我們盼望能夠看到重要的多的穩(wěn)定性影響圖的基礎上在觀察到的平端銑削[14]。然而,受其影響鉛和傾斜角度和機械磨幾何、這些情感因素被禁止在五軸加工。這是由于這樣的事實的比例非切割到剪切時間在五軸加工較高就平端加工。這是體現(xiàn)在[12]定向系數(shù)的比較平端銑削和機械加工。
3.3．影響機床運動學配置
如果兩個正交方向傳遞函數(shù)并不相等，進給方向可能會影響顫動穩(wěn)定性。機床配置使旋轉(zhuǎn)運動在道具面，導程和傾斜角度不影響進給方向。然而,如果旋轉(zhuǎn)軸在桌子上的一面,進給向量就一個慣性坐標系(如下。MCS)可能會依賴于領導和傾斜角度(圖8a)。這些情況下,
傳遞函數(shù)測量必須導向考慮進給方向。測得的方向傳遞函數(shù)H(iwc)
由導程和傾斜角度決定的TG矩陣來執(zhí)行，其FCN方向由MCS[12]決定：
(7)
3.4. 穩(wěn)定性理論模型計算結(jié)果
結(jié)果的穩(wěn)定性模型情況提出了一種用于工件材料AISI 1050鋼槽使用20毫米直徑磨機械。在模態(tài)測量數(shù)據(jù)的工具提示表1規(guī)定的數(shù)值。首先,領先的影響以及傾斜角度絕對穩(wěn)定限制使用單縱模方法體現(xiàn)在圖8b。3導程和傾角組合試驗確定也暴露絕對穩(wěn)定范圍。為導程和傾斜的結(jié)合:(158,158)、穩(wěn)定性圖解使用單縱模和多頻率的方法產(chǎn)生。
研究發(fā)現(xiàn),所測得的顫振頻率低于預期的。這可能是由于這樣的事實:最靈活的方式是表1給出了測量主軸模式,但在空轉(zhuǎn)的情況,切割時主軸的模態(tài)頻率可能會移動?；谶@種觀察，靜態(tài)測量頻率在仿真被修改以配合預測結(jié)果。仿真分析方法沒有被修改模態(tài)數(shù)據(jù)與單縱模方法(hk0)、修改語氣數(shù)據(jù)與單縱模方法),hk0_mod多頻晶體方法與諧波(hk1_mod)一個了如圖9所示。我們可以發(fā)現(xiàn)達成更好的模擬穩(wěn)定圖實驗結(jié)果改性后模態(tài)數(shù)據(jù)使用。此外,觀察到利用高次諧波產(chǎn)生的沒有改變模擬穩(wěn)定圖。調(diào)整模態(tài)數(shù)據(jù),atime-domainmodel運行[12]在幾個主軸的速度和給出了相應的穩(wěn)定性限制在圖9。用功率譜的模擬位移來判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。頻率范圍和時間范圍得到的結(jié)果之間有一些由程序離散化造成的差異。在穩(wěn)定的點(a)和不穩(wěn)定的點(B)，由時域模型預測的道具功率譜在圖9中表示出來。
圖8.導程、傾斜的角度對進給方向和穩(wěn)定性的影響
4.過程仿真
為模擬、切割幾何和條件必須被人知道的一般來說,盡管他們的變化,一直在五軸加工周期。研制出了一種實用的方法[13],是作了簡介紹這里描述這些參數(shù)識別,以模擬完整的周期。
4.1．識別切割條件
參數(shù),如下。切削深度,走、鉛和傾斜角度分析[13]表面尖端。最后,過程模型用于模擬在一定會讓人覺得模棱兩可刀具路徑處。在每個工具切削深度的本地切削通過下定決心
有關點在連續(xù)的刀具軌跡,如圖10。參考文件產(chǎn)生實習得到表面的信息化,運用了08年領導和傾斜的角度對刀具路徑。設計表面信息被用于在計算領導和傾斜角度的傳球,并未完成。摘要為了應用該方法[13]非棱幾何學(圖10b),粗糙的工件STL格式信息的渠道和獲得從CAD軟件。
在圖10、分P1,P2和P3代表相應的方面,在指定的粗糙表面CL點。切學深度是P4與P5之間的距離。P5是原料表面和穿過P4的線的交點并與原料表面法線（n）是一致的。通過解析幾何參數(shù)的計算從CL文件的過程模型用于模擬中五軸循環(huán)。
圖9.穩(wěn)定圖(15、-15)的組合
圖10.提取的切削深度
圖11.工具軌跡模式和工件幾何形狀
圖12.切削深度,臺階等計算
圖13歲.Fmaxxy的變化和計劃進給量
4.2．加工的壓縮機盤
銑削加工過程的壓氣機葉片列圖。11是用分析已有的方法[13]。工藝參數(shù)鑒定出CL文件和用于力模擬、與進給調(diào)度。工件材料是Ti6Al4V。在粗略、未完成周期20和16毫米直徑的機械工廠采用進給率為0.16和0.12毫米/牙齒,分別。領先并傾斜角度是108和108。裁斷深度的變化規(guī)律,為粗跨過經(jīng)過的每一個方面給出了一根圖12。分析計算進行了驗證CAD軟件的樣本數(shù)據(jù)在5點。
未完成工序中，，在每個切割步驟接近200點時被模擬為每5個CL點。幾何參數(shù)的計算完全葉片以140 s而力模擬一個切割步驟沿著葉片需要160接一個220千兆赫雙核心的電腦。此外,進給的調(diào)整,以保持Fmax xy幾乎恒定的在跨過是2毫米。模擬(sim)和測量經(jīng)驗。)Fmax xy兩計劃(舒馬赫)和常數(shù)(缺點。)飼料情況下列圖。13歲。節(jié)省時間,25%的拓撲結(jié)構(gòu)采用進給調(diào)度。
5.結(jié)論
使用過程模型能夠提高五軸加工操作的生產(chǎn)效率和品質(zhì)。在本文中,介紹了為五軸銑削設計的切削力和震蕩穩(wěn)定性模型它們在進程參數(shù)中的作用也在實例中得到證明。結(jié)果表明,我公司的文件可提取模擬五軸循環(huán)所需參數(shù)。使用這種方法,銑削力在這個周期可以模擬,并對進給量可以預定縮短周期時間在刀片機械上列出了例子。該方法能很容易地結(jié)合CAD / CAM軟件的五軸加工仿真操作。
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