外文翻译--在端面铣削过程中刀具偏移量的识别没有先验知识的切削系数 中文版.pdf

InternationalJournalofMachineTools&Manufacture43(2003)687-697在端面铣削过程中刀具偏移量的识别没有先验知识的切削系数J.-J.J.Wang,C.M.Zheng机械工程学系，国立成功大学，台南，台湾701Received28January2002；accepted21January2003摘要本文提出了一种用于铣削刀具，而不需要通过具体的削减系数作为先验已知的外力抵消的鉴别方法。胶印中的刀具铣削力的存在总首先获得了关于双切割机制，当地的力是恒定的春耕力和剪切力的线性比例失调下的刀具切屑负荷组成的基础。总铣削力是原料，通过卷积和证明是三力构件的总和：标称芯片剪切力元件，组件和春耕力抵消相关的剪切力的组成部分。傅立叶分析表明这些受力构件的几何形状识别失调几何公式和产量的影响。查验过程仅需要两个切削试验和两个代数表达式的计算；剪切常量是由切削试验，并从几何偏移在主轴频率分力确定的平均力发现。通过数值模拟和实验结果，鉴定方法的有效性论证；每齿和模型的精确度的切削深度进给量的影响进行调查，并为这些参数的适当选择标准提出了建议。2003Elsevier科学有限公司保留所有权利。关键词：偏移量跳动，端面铣，铣削力，剪切；耕1.简介在加工表面质量降低，并增加对两种工具的径向和推力的变化存在刀具跳动，以及对主轴轴承及主轴从而降低刀具寿命。对铣削力的影响刀具跳动和识别已作为许多研究的主题。研究中1-4已提出与已知的跳动铣削力模型的几何形状。然而，刀具跳动一般是很难预测和衡量的，因为它从复杂的过程相互作用的静态偏心和动态旋转大会不平衡的结果。虽然静态刀具跳动测量可通过离线测量、千分表或其他电子手段，但是球磨过程中的动态跳动的几何形状不同，通过直接测量是非常困难的。能够确定进程内跳动的几何形状将会为用户和刀具偏心监测和检测机床，刀柄和主轴制造商有用的工作范围内所需的速度范围Correspondingauthor.Tel.:+1-886-6275-7575Ext62189；fax:+1-886-6236-7231.E-mailaddress:jjwangmail.ncku.edu.tw(J.-J.J.Wang).由于在刀槽之间的刀具跳动切屑负荷再分配的结果，刀具跳动几何嵌在铣削力。铣削力从而成为一种间接测量或刀具跳动估计方便的信号源。Armarego等4用于刀具跳动通过迭代估计最适合的程序，其跳动力模型。谷等5提出的算法了刀具的径向和轴向跳动端面铣削过程的拟合估计与假设未知的刀具跳动的测量切削力计算铣削力峰值和谷值。结果表明，估计之间的跳动和静态测量刀具跳动很大差异。0890-6955/03/$-seefrontmatter2003ElsevierScienceLtd.Allrightsreserved.doi:10.1016/S0890-6955(03)00028-2688J.-J.J.Wang,C.M.Zheng/InternationalJournalofMachineTools&Manufacture43(2003)687-697命名法An,Ao对铣削力的名义傅立叶级数系数和偏移向量相关力量a,N,R螺旋角，刀具和刀具半径数长笛b,r,h切削刀具的角点坐标，径向和轴向位置cwd,cwdc芯片宽度第一前沿，整个刀具密度函数ba,bp轴向间距浸泡角和角笛CWD傅立叶变换芯片的宽度密度函数,cwdda,dr轴向和径向切削深度ft,fr局部切向和径向切削力芯片宽度单位f刀角位移gx,gyX和Y芯片组件的宽度单位切削力的地方g总切削力矢量kts,krs具体剪切切向和径向力常数ktp,krp在具体的耕作切向和径向力常数l角位置偏移刀具ps,pp,po每单位宽度切向当地力的工作坐标向量由于剪切，犁和轴偏移的影响Ps,Pp,Po傅立叶变换的ps,pp,poqs,qp,qo定向矩阵的剪切，犁和轴线偏移的力量q角位置切割工作点q1,q2入境/出境的角度r刀具偏移幅度T转移矩阵之间的切削力和切削常数的测量tx每齿进给w关于归一化频率频率主轴Jayaram等在卷积分析的基础上，提出检测从面铣刀切削力信号频谱过程故障的方法。阿克沙伊等7报道的方法，采用了优化的Y方向切削力径向跳动面铣刀主轴估计所有谐波的频谱。结果表明，该优化算法表现更为随时间变化的表面很好。切削力模型和刀具跳动在4-7估测依靠数值和迭代的方法来估算总铣削力和刀具几何跳动。由代表每个人的插入为离散傅里叶级数，Seethaler和Yellowley径向跳动8推导出的偏置径向跳动一个面孔识别有关的力量铣刀傅立叶级数系数。然而，这种模式是不适用的跳动幅度在沿螺旋刀边不同，如用立铣刀偏移情况。定了坚实的立铣刀，刀具跳动往往从刀轴偏移的结果。对于这种跳动的几何形状，王，梁9类型分析了切屑负荷运动学和派生的芯片厚度和厚度平均芯片解析表达式。结合该芯片的负载运动学和卷积积分法，梁，王10制定和分析了在频域上的刀轴铣削力抵消影响。在此基础上分析力模型和先验的切削系数函数，其大小和偏移量是通过削减军队在主轴频率傅立叶级数系数确定刀轴角位置已知的指数要求。通过扩展10，Hekman和梁的工作。11根据类似的卷积结构，郑梁提出了动态跳动的规模和在此前的预期方向方面的最新估计，递归计划。12进一步扩展了芯片负载倾斜刀具轴铣削力识别和分析。最终磨估计这些数值分析模型或抵销迄今，需要对特定切削系数的先验知识，这通常不是特别是在工业环境中使用。一系列的切削实验都必须进行的工作感兴趣的工具和材料，建立一个数据库或切削系数的表达式提前了。正在进行的和未知的刀具磨损的影响增加了不确定性，这种预先设定的数据的准确性。虽然瞬时切向和径向切削常数的测量来估计直接在铣削力10-12，作为芯片的功能切割厚度系数的功率表达式的指数将需要预先知道的。这个前提来自铣削力的变化是由于出现了刀具跳动芯片负载的变化是由于单芯片剪切机制，而从现有的模型估计切削常数对芯片剪集总效应为基础和事实春耕切割边缘的机制。这些集中常数在很大程度上依赖于芯片的厚度，一般厚度为芯片或芯片厚度平均幂函数表示。这将是更为恰当，具有较强的物理基础上的轴承只能使用剪切模型相关系数的切割力变化，由于刀具跳动。J.-J.J.Wang,C.M.Zheng/InternationalJournalofMachineTools&Manufacture43(2003)687697689研究在4,8,13-16利用精致的切削力模型，明确包括芯片剪切力耕机制的分离，同时在切割过程的影响。Yellowley承担了春耕力和剪切力的线性正比于即时芯片厚度不变的存在，并表明这种模型是准确的插入跳动8识别和平均切削力的预测13。Armarego4,14提出了剪切系数被视为正常前角，刀具倾斜角，正常的剪切角，剪切应力，摩擦角和芯片气流角函数表示，而耕地系数为前角正常表达和功能切割速度。根据在4,14，Budak等人的作品。建立了双切削系数的预测模型15，结果显示，剪切系数和耕地系数可作为而不损失精度常量对待。因此，本文提出了铣削力与刀年底制定抵消使用固定耕地，剪切切削系数。由于受力构件的刀具然后可以适当地抵消占了剪切切削常数。以固定系数双切割机制的使用将会显示此处不仅简化了几何偏移识别任务，但也能产生更准确的结果。在接下来的一节中的分析与偏移刀具受力模型是首次设立。第3节列出的切削几何常数和抵消在第4节的数值模拟和实验验证，并随后在第5节结论估计的方法。2。铣削力与刀轴偏移。刀具和工件坐标的偏移与几何的设立同样，在9这些，并在图1所示。切削刃的位置所组成的r-b-h坐标。一个任意选择的尖端底部位于b=0和一致的工作协调与q=0时，为0刀位移。由于刀具旋转，这三个角变量采取以下关系：偏移几何图1所示。b项具有刀具几何中心转移在一个升角方向从b=0的从旋转中心距离。修订后的切屑厚度与刀具偏移显示在9,18来近似为：tc()txsinto()这里to()2r考虑剪切和犁切机制，地方单位切削力芯片宽度假定采取以下四个切削常数的线性形式其中凯标和krs是剪切常数代表，分别切向特定剪切常数和径向切向的比例，剪切力。KTP和krp是常量代表切向犁耕常数和径向的比例，分别切向力耕。在工作协调，在地方势力成为690J.-J.J.Wang,C.M.Zheng/InternationalJournalofMachineTools&Manufacture43(2003)687-697结合Eqs。（2）-（5）和重新安排Eq.（5），可作为地方势力的象征切削力叠加和力量贡献表示刀具偏置：这里和这里ps()和qsqo(9)当地力的名义式。（7）表示为剪切之和耕耘，并在其下标表示组件。矩阵，和反映在地方势力的径向切削常数的影响。力矢量，、在图（8）是当地的切向单位宽度由于剪切力，耕作和轴偏移的影响分别。一个单位的高度脉冲函数W（）是包含在Eq.（八）代表之间的入口角，第一季度实际径向切削范围内，出口角，第二季度。虽然进入和退出的角度是如9显示功能，它们近似为常数，在这里，以减少受力数学模型的复杂性。合力可通过整合内切深度沿轴向方向的H地方势力。随着一式中的变量的变化。（1），合力能够证明承担卷积积分形式：其中*表示卷积运算。在Eq.（10）代表了刀具刃周期序列的积极切割点的轴向位置和cwdc是芯片密度函数的宽度由华信/分贝，每片的宽度，以弧度定义湾这两个函数，如图所示。2，他们表达是：hc()和，其他cwdc()和cwd(，其他其中英/N是相邻的螺旋槽铰刀与tana/R代表轴向刀具浸入角度。索引i是刀具刃的序列号。替代EqS。（7）-（9）到了卷积形式（10）在三个不同的结果产生机制力方面：Fig.2.(a)主动切割点和（b）芯片宽度密度函数的轴向位置的函数。