球头铣刀切削力对曲面加工误差的影响研究
山西中北大学机械与动力工程学院 白涛 王彪 陈佳佳
引言
科学技术的飞速发展，对机械制造加工的要求越来越高。
一个标准化的切削力模型是检测加工性能的必要条件。球头铣刀不仅是数控铣床、加工中心等数控设备最常用的刀具，也是复杂曲面加工过程中的重要工具。刀具的磨损和铣削参数的变化，能真实地反映出加工中的具体情况，并决定产品质量。使用球头铣刀过程中，如若选定材料的情况，采用工艺参数和刀具可以决定铣削加工的误差和加工的效率，使得铣削工艺对加工表面的质量和生产率产生影响[1]。
1 铣削力系数建模
铣削力系数是切削宽度、深度和每齿进给量的函数。文章计算切削力系数为切削微元 z/R 的一次多项式。铣槽在水平方式时每转切削力表达为：
■x=DX+a10×d11+a11×d12+b10×d13+b11×d14+c10×d15+c11×d16
■y=DY+a20×d21+a21×d22+b20×d23+b21×d24+c20×d25+c21×d26
■z=DZ+a30×d31+a31×d32+c30×d35+c31×d36(1)
其中：
■x、■y、■z代表x、y、z方向的每转切削力，通过测算一周内切削力取平均值得出，而DX、DY、DZ是X、Y、Z轴方向对应的常数项。根据最小二乘估计法，求得7个未知数的最佳值[2]。本文进行15组不同切削条件下的水平铣槽切削实验，得到相应的观查值，方程组表示如下：
■x25×1=A25×7*A7×1 ■y25×1=B25×7*B7×1 ■z25×1=C25×7*C7×1(2)
2 实验及模型参数估计
材料：45#钢，刀具为合金钢球头铣刀d=12mm，由于刀具顶部发生磨损，从而采用间隔180°的右旋切削刃2个，螺旋角 =600。铣削使用冷空气冷却。主轴转速 3000 r/min，信号频率为h=5000Hz。
