模塊 9 典型機械切削加工分析- 學(xué)習單元 1 銑削加工

機械設(shè)計基礎(chǔ)教研室模塊9典型機械切削加工分析——學(xué)習單元1銑削加工分析教學(xué)目標知識目標能力目標素養(yǎng)目標掌握銑削加工原理，銑削加工動力學(xué)分析和基于有限元的銑削仿真原理；能夠根據(jù)各種實際工況建立銑削動力學(xué)模型，并獨立借助有限元軟件進行切削仿真；增強學(xué)生對工程實際分析問題、解決問題的能力；教學(xué)目標教學(xué)目標1.銑削加工概述及原理3.基于有限元的銑削仿真研究2.銑削加工動力學(xué)分析與建模教學(xué)內(nèi)容4.附：有限元仿真源代碼1、銑削加工概述銑削加工分析銑削是指使用旋轉(zhuǎn)的多刃刀具切削工件，是高效率的加工方法。工作時刀具旋轉(zhuǎn)（作主運動），工件移動（作進給運動），工件也可以固定，但此時旋轉(zhuǎn)的刀具還必須移動（同時完成主運動和進給運動）。銑削用的機床有臥式銑床或立式銑床，也有大型的龍門銑床。這些機床可以是普通機床，也可以是數(shù)控機床。用旋轉(zhuǎn)的銑刀作為刀具的切削加工。銑削一般在銑床或鏜床上進行,適于加工平面、溝槽、各種成形面(如花鍵、齒輪和螺紋)和模具的特殊形面等。1、銑削加工概述銑削加工分析主要加工（1）平面類零件平面類零件的特點表現(xiàn)在加工表面既可以平行水平面，又可以垂直于水平面，也可以與水平面的夾角成定角；在數(shù)控銑床上加工的絕大多數(shù)零件屬于平面類零件，平面類零件是數(shù)控銑削加工中最簡單的一類零件，一般只需要用三坐標數(shù)控銑床的兩軸聯(lián)動或三軸聯(lián)動即可加工。在加工過程中，加工面與刀具為面接觸，粗、精加工都可采用端銑刀或牛鼻刀。（2）曲面類零件曲面類零件的特點是加工表面為空間曲面，在加工過程中，加工面與銑刀始終為點接觸。表面精加工多采用球頭銑刀進行。2、銑削加工原理銑床夾具銑削加工分析加工零件銑刀車削加工工藝系統(tǒng)主要由銑床夾具、加工零件、銑刀、銑床組成。2.銑削加工原理銑削加工分析銑削削加工的成形運動分為主運動和進給運動，其中銑床主軸的帶動銑刀旋轉(zhuǎn)運動為主運動，銑床工作臺的直線運動為進給運動。3、銑削加工動力學(xué)分析和建模切削力主要來源于兩個方面：1.克服切削層材料和工件表面層材料對彈性變形和塑性變形的抗力；2.克服刀具與切屑件表面間摩擦阻力所需的力銑削加工分析（1）銑削動力學(xué)分析在銑削加工過程中，工件表面被分為已加工表面、過渡表面和待加工表面。通過刀具表面與工件產(chǎn)生擠壓，將零件材料切除，為此會產(chǎn)生力的相互作用，稱為切削力。銑削加工分析上述所有各向的切削力的總和形成了作用在車刀上的合力，它是一個典型的空間力系。3、銑削加工動力學(xué)分析和建模（2）銑削動力學(xué)建模為了方便研究討論分析，可將其簡化分解為一個正交空間力系來進行描述，對應(yīng)其X,Y,Z三個方向的切削力用Fx，F(xiàn)y，F(xiàn)z來進行表示。銑削加工分析3、銑削加工動力學(xué)分析和建模（2）銑削動力學(xué)建模Fz——主切削力或切向力。它切于過渡表面并與基面垂直。Fz是計算車刀強度，設(shè)計機床零件，確定機床功率所必需的。Fx——進給力、軸向力或走刀力。它是處于基面內(nèi)并與工件軸線平行與走刀方向相反的力。Fx是設(shè)計走刀機構(gòu)，計算車刀進給功率所必需的。Fy——切深抗力、或背向力、徑向力、吃刀力。它是處于基面內(nèi)并與工件軸線垂直的力。Fy用來確定與工件加工精度有關(guān)的工件撓度，計算機床零件和車刀強度。它與工件在切削過程中產(chǎn)生的振動有關(guān)。銑削加工分析3、銑削加工動力學(xué)分析和建模（2）銑削動力學(xué)建模在上述三個分力中,Fc值最大,Fp約為0.15-0.7F,Ff可約為0.1-0.6Fc。單位切削面積上的切削力稱為單位切削力,用Kc表示：銑削加工分析3、車削加工動力學(xué)分析和建模（2）車削動力學(xué)建模切削力計算可用以下經(jīng)驗公式表達：式中Cff,Cfp,Cfc等相關(guān)系數(shù)主要取決于被加工材料和切削條件的切削力系數(shù)，另外為三個分力公式中,背吃刀量ap、進給量f和切削速度ν等切削參數(shù)的對應(yīng)指數(shù)。當實際加工條件與建立經(jīng)驗公式的試驗條件不相符時,各種影響因素對各切削分力的修正系數(shù)的乘積。各修正系數(shù)的值可查閱參考文獻或有關(guān)機械加工工冊。銑削加工分析3、銑削加工動力學(xué)分析和建模（2）銑削動力學(xué)建模銑削加工分析4、基于有限元的車削仿真銑削加工分析4、基于有限元