球頭鼓錐形銑刀五軸加工刀刃切削區間分析*

趙志偉，郭明龍，魏兆成，王敏杰，舒 鑫，雍建華

(1.大連理工大學精密與特種加工教育部重點實驗室，大連 116024；2.沈陽鼓風機集團股份有限公司，沈陽 110869)

0 引言

球頭鼓錐形銑刀是一種可以高效高精度加工小曲率曲面的新型刀具，其側銑加工時可以實現與曲面的線接觸，能夠將軌跡行距增大到2 mm，效率比球頭銑刀高6倍以上。另一方面，球頭鼓錐形銑刀刀刃可以設計成大螺旋角、大前角結構，有利于減小切削力、降低切削沖擊，改善表面質量。

切削區間分析的目的是確定實際參與材料去除的刀刃區間，其與刀具幾何、曲面幾何、切深、步距、刀軸矢量和刀具軌跡等有關，加工過程中獲得準確的刀具切削區間是力學與動力學研究的前提。目前，主要有實體建模法、離散法和解析法。

實體建模法是基于ACIS、UG、CATIA等軟件，通過布爾求交運算獲得切削幾何接觸，其計算精度極高，但仿真過程需要計算、保存和讀取大量數據，計算效率較低。YANG等[1]通過可行接觸面對去除材料體積進行修剪，不需要大量提取曲面及曲面交點就可獲得刀-工接觸面，提高了計算效率。BOZ等[2]將刀具沿軸向離散為一系列的切削層，通過建模軟件將刀-工接觸邊界和二維圓盤圖相交，獲得每個切削層的切入角和切出角。ARAS等[3]將刀具與工件實體相交獲得去除材料體積，將去除材料體積分解為面并與可行接觸面相交獲得刀-工接觸邊界。

離散法將工件和刀具幾何特征劃分為網格單元，進行離散化處理，計算效率高，但會造成計算精度的損失?！?br>