麻花钻的数学建模及钻削过程有限元分析.pdf

本文对刀具磨损状态进行了定性研究 但尚未 对刀具状态进行识别 采用模式识别技术 包括人 工神经网络 聚类方法 支持向量机等 对刀具状态 进行识别是实现工程应用的研究方向 同时 还需 要研究在不同切削条件下和不同刀具磨损状态时工 件表面纹理所具有的特征 并建立典型工况下的工 件表面纹理数据系统 参考文献 1 熊四昌 计时鸣 樊 炜 程耀东 张立彬 基于马尔可 夫随机场工件表面纹理模型的刀具状态监测 中国机械 工程 2004 15 8 678 680 2 A Kassim Zhu Mian M A Mannan Connectivity oriented fast Hough transformfor tool wear Pattern Recognition 37 2004 1925 1933 3 M Sortino Application of statistical filteringfor optical detection of tool wear International Journal of Machine T ools 与图15 和图16相比 随着麻花钻直径的增加 扭矩增加 轴 向力明显增加 不难看出 随着麻花钻直径的增加 扭矩和轴向 力均增加 随着进给量的减小 扭矩和轴向力均减 小 与经验公式计算结果相比 轴向力的误差在 5 15 扭矩的误差在20 40 误差主要有 两方面原因 一是因为仿真结果是基于数学理论模 型和有限元算法的 其准确性直接影响仿真结果 二 是仿真的边界条件与实际钻削的加工条件不可能完 全一致 扭矩误差偏大主要是因为钻削仿真过程中 主切削刃还没有完全进入工件 因此扭矩比经验值 偏小 从仿真结果可以看出 有限元方法可以用来 预测钻削用量对钻削力的影响 图10 钻削过程的切削变形 图11 扭矩随时间的变化曲线 图12 轴向力随时间的变化曲线 图13 扭矩随时间的变化曲线 图14 轴向力随时间的变化曲线 图15 扭矩随时间的变化曲线 65工 具 技 术 图16 轴向力随时间的变化曲线 图17 扭矩随时间的变化曲线 图18 轴向力随时间的变化曲线 4 2 钻削温度的分析 对钻削温度也进行了仿真 见图19 图22 温 度都是在16步下获得的 图19的最高温度是 114 图20的最高温度是177 图21的最高温度 是102 图22的最高温度是125 不难看出 随着麻花钻直径的增加 温度升高 随着进给量的减小 温度降低 5 结语 1 通过对截面模型和麻花钻锥面磨法数学模 型的研究 可用UG建立麻花钻的精确数学模型 2 通过Deform3D建立的有限元模型对钻削力 和钻削温度仿真 结果表明 随着麻花钻直径的增 加 轴向力 扭矩和温度增加 随着进给量的减小 扭 矩 轴向力和温度降低 图19 类型1的温度变化图20 类型2的温度变化 图21 类型3的温度变化图22 类型4的温度变化 参考文献 1 Galloway D F Some experiments on the influence of various fac2 tors on drill performance T rans ASME 1957 79 191 231 2 Tsai W D Wu S M A mathematical model for drill point de2 sign and grinding ASMEJ Eng Ind 1979 101 333 340 3 Anish Paul S G Kapoor etc A chisel edge model for arbitrary drill point geometry Journal of Manufacturing Science and Engi2 neering 2005 127 23 32 4 康德纯 EJ A A rmarego 麻花钻直线刃圆锥面刃磨法的 数学建模 大连理工大学学报 1998 38 3 290 295 5 K lamecki B Incipient chip formation in metal cutting a three dimensional element analysis Urbana2Champaign Uni2 versity of Illinois 1973 6 Marusich T Ortiz M Finite element study of chip formation in high2speed machining International Journal for Numerical Methods in Engineering 1995 38 3675 3694 7 Halil Bil S Engin K1l1c etc A comparison of orthogonal cut2 ting data from experiments with three different finite element models International Journal o