InternationalJournalofMachineTools&Manufacture43(2003)687-697在端面銑削過程中刀具偏移量的識別沒有先驗知識的切削系數(shù)J.-J.J.Wang,C.M.Zheng機械工程學(xué)系，國立成功大學(xué)，臺南，臺灣701Received28January2002；accepted21January2003摘要本文提出了一種用于銑削刀具，而不需要通過具體的削減系數(shù)作為先驗已知的外力抵消的鑒別方法。膠印中的刀具銑削力的存在總首先獲得了關(guān)于雙切割機制，當(dāng)?shù)氐牧κ呛愣ǖ拇焊图羟辛Φ木€性比例失調(diào)下的刀具切屑負荷組成的基礎(chǔ)?？傘娤髁κ窃?，通過卷積和證明是三力構(gòu)件的總和：標(biāo)稱芯片剪切力元件，組件和春耕力抵消相關(guān)的剪切力的組成部分。傅立葉分析表明這些受力構(gòu)件的幾何形狀識別失調(diào)幾何公式和產(chǎn)量的影響。查驗過程僅需要兩個切削試驗和兩個代數(shù)表達式的計算；剪切常量是由切削試驗，并從幾何偏移在主軸頻率分力確定的平均力發(fā)現(xiàn)。通過數(shù)值模擬和實驗結(jié)果，鑒定方法的有效性論證；每齒和模型的精確度的切削深度進給量的影響進行調(diào)查，并為這些參數(shù)的適當(dāng)選擇標(biāo)準提出了建議。2003Elsevier科學(xué)有限公司保留所有權(quán)利。關(guān)鍵詞：偏移量跳動，端面銑，銑削力，剪切；耕1.簡介在加工表面質(zhì)量降低，并增加對兩種工具的徑向和推力的變化存在刀具跳動，以及對主軸軸承及主軸從而降低刀具壽命。對銑削力的影響刀具跳動和識別已作為許多研究的主題。研究中1-4已提出與已知的跳動銑削力模型的幾何形狀。然而，刀具跳動一般是很難預(yù)測和衡量的，因為它從復(fù)雜的過程相互作用的靜態(tài)偏心和動態(tài)旋轉(zhuǎn)大會不平衡的結(jié)果。雖然靜態(tài)刀具跳動測量可通過離線測量、千分表或其他電子手段，但是球磨過程中的動態(tài)跳動的幾何形狀不同，通過直接測量是非常困難的。能夠確定進程內(nèi)跳動的幾何形狀將會為用戶和刀具偏心監(jiān)測和檢測機床，刀柄和主軸制造商有用的工作范圍內(nèi)所需的速度范圍Correspondingauthor.Tel.:+1-886-6275-7575Ext62189；fax:+1-886-6236-7231.E-mailaddress:.tw(J.-J.J.Wang).由于在刀槽之間的刀具跳動切屑負荷再分配的結(jié)果，刀具跳動幾何嵌在銑削力。銑削力從而成為一種間接測量或刀具跳動估計方便的信號源。Armarego等4用于刀具跳動通過迭代估計最適合的程序，其跳動力模型。谷等5提出的算法了刀具的徑向和軸向跳動端面銑削過程的擬合估計與假設(shè)未知的刀具跳動的測量切削力計算銑削力峰值和谷值。結(jié)果表明，估計之間的跳動和靜態(tài)測量刀具跳動很大差異。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對銑削力的名義傅立葉級數(shù)系數(shù)和偏移向量相關(guān)力量a,N,R螺旋角，刀具和刀具半徑數(shù)長笛b,r,h切削刀具的角點坐標(biāo)，徑向和軸向位置cwd,cwdc芯片寬度第一前沿，整個刀具密度函數(shù)ba,bp軸向間距浸泡角和角笛CWD傅立葉變換芯片的寬度密度函數(shù),cwdda,dr軸向和徑向切削深度ft,fr局部切向和徑向切削力芯片寬度單位f刀角位移gx,gyX和Y芯片組件的寬度單位切削力的地方g總切削力矢量kts,krs具體剪切切向和徑向力常數(shù)ktp,krp在具體的耕作切向和徑向力常數(shù)l角位置偏移刀具ps,pp,po每單位寬度切向當(dāng)?shù)亓Φ墓ぷ髯鴺?biāo)向量由于剪切，犁和軸偏移的影響Ps,Pp,Po傅立葉變換的ps,pp,poqs,qp,qo定向矩陣的剪切，犁和軸線偏移的力量q角位置切割工作點q1,q2入境/出境的角度r刀具偏移幅度T轉(zhuǎn)移矩陣之間的切削力和切削常數(shù)的測量tx每齒進給w關(guān)于歸一化頻率頻率主軸Jayaram等在卷積分析的基礎(chǔ)上，提出檢測從面銑刀切削力信號頻譜過程故障的方法。阿克沙伊等7報道的方法，采用了優(yōu)化的Y方向切削力徑向跳動面銑刀主軸估計所有諧波的頻譜。結(jié)果表明，該優(yōu)化算法表現(xiàn)更為隨時間變化的表面很好。切削力模型和刀具跳動在4-7估測依靠數(shù)值和迭代的方法來估算總銑削力和刀具幾何跳動。由代表每個人的插入為離散傅里葉級數(shù)，Seethaler和Yellowley徑向跳動8推導(dǎo)出的偏置徑向跳動一個面孔識別有關(guān)的力量銑刀傅立葉級數(shù)系數(shù)。然而，這種模式是不適用的跳動幅度在沿螺旋刀邊不同，如用立銑刀偏移情況。定了堅實的立銑刀，刀具跳動往往從刀軸偏移的結(jié)果。對于這種跳動的幾何形狀，王，梁9類型分析了切屑負荷運動學(xué)和派生的芯片厚度和厚度平均芯片解析表達式。結(jié)合該芯片的負載運動學(xué)和卷積積分法，梁，王10制定和分析了在頻域上的刀軸銑削力抵消影響。在此基礎(chǔ)上分析力模型和先驗的切削系數(shù)函數(shù)，其大小和偏移量是通過削減軍隊在主軸頻率傅立葉級數(shù)系數(shù)確定刀軸角位置已知的指數(shù)要求。通過擴展10，Hekman和梁的工作。11根據(jù)類似的卷積結(jié)構(gòu)，鄭梁提出了動態(tài)跳動的規(guī)模和在此前的預(yù)期方向方面的最新估計，遞歸計劃。12進一步擴展了芯片負載傾斜刀具軸銑削力識別和分析。最終磨估計這些數(shù)值分析模型或抵銷迄今，需要對特定切削系數(shù)的先驗知識，這通常不是特別是在工業(yè)環(huán)境中使用。一系列的切削實驗都必須進行的工作感興趣的工具和材料，建立一個數(shù)據(jù)庫或切削系數(shù)的表達式提前了。正在進行的和未知的刀具磨損的影響增加了不確定性，這種預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)的準確性。雖然瞬時切向和徑向切削常數(shù)的測量來估計直接在銑削力10-12，作為芯片的功能切割厚度系數(shù)的功率表達式的指數(shù)將需要預(yù)先知道的。這個前提來自銑削力的變化是由于出現(xiàn)了刀具跳動芯片負載的變化是由于單芯片剪切機制，而從現(xiàn)有的模型估計切削常數(shù)對芯片剪集總效應(yīng)為基礎(chǔ)和事實春耕切割邊緣的機制。這些集中常數(shù)在很大程度上依賴于芯片的厚度，一般厚度為芯片或芯片厚度平均冪函數(shù)表示。這將是更為恰當(dāng)，具有較強的物理基礎(chǔ)上的軸承只能使用剪切模型相關(guān)系數(shù)的切割力變化，由于刀具跳動。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，明確包括芯片剪切力耕機制的分離，同時在切割過程的影響。Yellowley承擔(dān)了春耕力和剪切力的線性正比于即時芯片厚度不變的存在，并表明這種模型是準確的插入跳動8識別和平均切削力的預(yù)測13。Armarego4,14提出了剪切系數(shù)被視為正常前角，刀具傾斜角，正常的剪切角，剪切應(yīng)力，摩擦角和芯片氣流角函數(shù)表示，而耕地系數(shù)為前角正常表達和功能切割速度。根據(jù)在4,14，Budak等人的作品。建立了雙切削系數(shù)的預(yù)測模型15，結(jié)果顯示，剪切系數(shù)和耕地系數(shù)可作為而不損失精度常量對待。因此，本文提出了銑削力與刀年底制定抵消使用固定耕地，剪切切削系數(shù)。由于受力構(gòu)件的刀具然后可以適當(dāng)?shù)氐窒剂思羟星邢鞒?shù)。以固定系數(shù)雙切割機制的使用將會顯示此處不僅簡化了幾何偏移識別任務(wù)，但也能產(chǎn)生更準確的結(jié)果。在接下來的一節(jié)中的分析與偏移刀具受力模型是首次設(shè)立。第3節(jié)列出的切削幾何常數(shù)和抵消在第4節(jié)的數(shù)值模擬和實驗驗證，并隨后在第5節(jié)結(jié)論估計的方法。2。銑削力與刀軸偏移。刀具和工件坐標(biāo)的偏移與幾何的設(shè)立同樣，在9這些，并在圖1所示。切削刃的位置所組成的r-b-h坐標(biāo)。一個任意選擇的尖端底部位于b=0和一致的工作協(xié)調(diào)與q=0時，為0刀位移。由于刀具旋轉(zhuǎn)，這三個角變量采取以下關(guān)系：偏移幾何圖1所示。b項具有刀具幾何中心轉(zhuǎn)移在一個升角方向從b=0的從旋轉(zhuǎn)中心距離。修訂后的切屑厚度與刀具偏移顯示在9,18來近似為：tc()txsinto()這里to()2r考慮剪切和犁切機制，地方單位切削力芯片寬度假定采取以下四個切削常數(shù)的線性形式其中凱標(biāo)和krs是剪切常數(shù)代表，分別切向特定剪切常數(shù)和徑向切向的比例，剪切力。KTP和krp是常量代表切向犁耕常數(shù)和徑向的比例，分別切向力耕。在工作協(xié)調(diào)，在地方勢力成為690J.-J.J.Wang,C.M.Zheng/InternationalJournalofMachineTools&Manufacture43(2003)687-697結(jié)合Eqs。（2）-（5）和重新安排Eq.（5），可作為地方勢力的象征切削力疊加和力量貢獻表示刀具偏置：這里和這里ps()和qsqo(9)當(dāng)?shù)亓Φ拿x式。（7）表示為剪切之和耕耘，并在其下標(biāo)表示組件。矩陣，和反映在地方勢力的徑向切削常數(shù)的影響。力矢量，、在圖（8）是當(dāng)?shù)氐那邢騿挝粚挾扔捎诩羟辛?，耕作和軸偏移的影響分別。一個單位的高度脈沖函數(shù)W（）是包含在Eq.（八）代表之間的入口角，第一季度實際徑向切削范圍內(nèi)，出口角，第二季度。雖然進入和退出的角度是如9顯示功能，它們近似為常數(shù)，在這里，以減少受力數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜性。合力可通過整合內(nèi)切深度沿軸向方向的H地方勢力。隨著一式中的變量的變化。（1），合力能夠證明承擔(dān)卷積積分形式：其中*表示卷積運算。在Eq.（10）代表了刀具刃周期序列的