微细铣削加工表面位置误差的分析与预测.pdf

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1、第3期机械设计与制造2014年3月MachineryDesign&Manufacture127微细铣削加工表面位置误差的分析与预测曹自洋，薛晓红，李华，殷振(苏州科技学院机械工程学院，江苏苏州215009)摘要：微细铣削系统的动态不稳定性会导致零件表面几何精度的偏差，以微细铣削加工表面位置误差为分析对象，在不考虑可再生颤振效应的加工条件下，建立了微细铣削系统动态切削力模型，确定了表面位置误差的分析方法。采用数值分析并结合前期的铣削试验，得到了微细铣削加工的稳定域叶瓣图和表面位置误差的解析解。对比了顺铣、逆铣加工的表面位置误差，详细分析了主轴转速和轴向切削位

2、置对表面位置误差的影响。最后，通过把稳定域叶瓣图和表面位置误差数据组合在同一个图里面进行综合分析，预测表面位置误差并优化选择加工条件。关键词：微细铣削；可再生颤振；稳定域叶瓣图；表面位置误差中图分类号：TH16；TG501文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)03一ol27—03AnalysisandPredictionofSurfaceLocationErrorinMicroMillingProcessCAOZi-yang，XUEXiao—hong，LIHua，YINZhen(DepartmentofMechanicalEngineeri

3、ng，SuzhouUniversityofScienceandTechnology，JiangsuSuzhou215009，China)Abstract：Thedynamicirritabilityofmicromillingsystemmaycausesu~wegeometricaccuracydeviationofmachinedparts．Fortheresearchof$u~focelocationerrorofmicromillingprocess，thedynamicmillingforcemodelisconstructedandtheana

4、lysismethodofsurfacelocationerrorisdeterminedwithoutconsideringtheeffectofregenerativechatterThroughnumericalanalysismethodcombinedwiththepreviousmillingexperiments，themachiningstabilitylobediagramandanalyticalsolutionofthesurfacepositionerrorofmicromillingisachieved．Thenthesu~hce

5、locationerrorindownmillingandupmillingiscompared．andtheinfluenceofspindlespeedandaxialcuttinglocationonsurfcwelocationerrorisanalyzeddetailed．Finally，thestabilitylobediagramandsurfacelocationerrordataiscombinedinthesamefigureandthesurfacelocationerrorispredictedandtheprocessingcon

6、ditionisoptim~edbycomprehensiveanalysis．KeyWords：MicroMilling；RegenerativeChatter；StabilityLobeDiagram；SurfaceLocationError1引言获得稳定加工的极限切削深度15J。但是，即使在稳定的加工条件下，切削力的变动也会引起铣近年来，对特征尺寸在微米级到毫米级、采用多种材料、且刀的振动。因为在微细铣削加工过程中，随着主轴转速的变化，机具有一定形状精度和表面质量要求的精密三维微小零件的需求床一主轴一刀夹一刀具系统和工件一夹具系统频响的幅值和相位会日

7、益迫切。具有可加工多种材料、生产柔性大、兼具高精密和超发生改变㈣。当铣刀脱离被加工表面时，铣刀的刀尖位置取决于高速特征的高精密微细铣削技术对微三维零件的加工具有独特选定的主轴转速，因为主轴转速决定了切削力激发振动的频率，优势，但是，微铣削系统引发的加工不稳定性会明显降低切削效再结合系统频率响应雨数就能决定刀具的瞬时位移，而铣刀切出率与零件的加工质量，已经成为阻碍该技术发挥其优势的主要瓶颈之一【一。加工表面的刀具瞬时位移最终决定了零件的表面成形精度。如果刀尖实际的运动位置与机床指令所设定的位置不同，就会导致过微细铣削加工是在微观尺度内的材料去除过程，属于细观

8、切或者欠切，这都会引起表面位置误差。由于大多数微铣刀都是力学研究的