基于Shannon理論改進(jìn)的多齒銑削力模型*

劉 洋，關(guān)世璽，趙 宏，劉莞爾

(1.中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，太原 030051；2.晉西工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，太原 030027；3.北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京 100076)

0 引言

切削力預(yù)測是機(jī)械加工中的重要話題之一，其預(yù)測的精準(zhǔn)度直接影響工件質(zhì)量的好壞。目前切削力預(yù)測模型主要有平均剛性力靜態(tài)偏移模型、瞬時剛性力模型、考慮再生效應(yīng)的動態(tài)變形力模型、廣義銑削力模型、異形銑刀力模型、機(jī)器學(xué)習(xí)算法等[1]。平均剛性靜態(tài)偏移模型是從切削過程中能量耗散與金屬切除率關(guān)系的角度入手，該模型偏靜態(tài)，不能較好地反映銑削力的變化情況。瞬時剛性力模型將參與切削的銑刀刀刃離散，構(gòu)成眾多切削單元。利用切屑面積與切削力的關(guān)系[2]計(jì)算出每個單元的切削力并求和，最終得出切削力數(shù)值。其缺陷是沒有考慮刀具偏移。考慮再生效應(yīng)的動態(tài)變形力模型是將系統(tǒng)大致等效為“彈簧-質(zhì)量-阻尼”系統(tǒng)[3]，其主要用于振顫穩(wěn)定性的研究。廣義銑削力模型[4]，利用微分幾何理論建立了任意形狀銑刀的銑削力模型，并將切削力分解為前后刀面的正壓力、摩擦力，由此建立銑刀切削單元上的非線性局部切削力表達(dá)式，隨后沿刀刃積分并對所有刀齒求和，最終求得銑削力。李振加、張智海等[5-6]改進(jìn)了波形刃銑刀片銑削力模型，為波形刃的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。LI等[7]利用Z-MAP法改進(jìn)了銑削力模型。CAI等[8]通過有限元法以及NURBS基樣條建立了切削力預(yù)測模型。LIANG等[9]建立了切削振動情況下的銑削力動態(tài)模型。……