副標題#e#
機械加工系統在實際加工中并不是一個剛性系統,而是由工件、刀具、機床設備所組成彈塑性體,在力、扭矩、溫度的影響下它們都會產生不同程度的變形。在薄壁零件加工中,對工件尺寸影響最大的主要是工件本身的受力變形。使工件產生變形的力主要是切削力和裝夾力,本文重點分析討論切削力對工件加工變形的影響情況。我們知道,切削力的大小主要與零件材料、切削參數、刀具參數等因素有關。在加工材料和刀具參數已經確定的情況下,切削參數的選擇,對加工變形有直接的影響。如果只憑經驗來選擇這些參數,那么,工件的變形是否在公差范圍內事先就無法確定,而通過對切削力進行估算后,再在有限元軟件中進行力變形分析仿真,那么這些切削參數是否合適,就可預先知道。這種通過計算仿真的方法對實際工作有一定的指導意義。
1 薄壁零件銑加工受力分析
盒體薄壁零件加工通常采用銑削的加工方式,因此。我們主要分析討論銑削時工件的受力情況。銑削時刀具和工件的受力情況如圖1所示。銑刀的每一個刀齒相當于一把車刀,它的切削基本規律與車削相似。但銑削是斷續切削,每個工作刀齒都受到切削力,銑削合力應是各刀齒所受切削力相加。由于每個工作刀齒的切削位置和切削面積隨時在變化,為了便于分析,一般假定銑削力的合力作用在某個刀齒上,并將銑削合力分解為三個互相垂直的分力,如圖的Fy、Fx和Fz.其中行是在銑向上的分力,消耗功率最多,是主切削力。
作用在工件上的切削合力應與銑刀受到的合力大小相等,方向相反。一般按機床工作臺運動方向分解為三個互相垂直的分力,如圖中的縱向分力Fe、橫向分力Fc和垂直分力Fv。在薄壁零件加工中我們主要關心垂直分力Fv對工件產生的變形情況:如在鋁合金盒體零件加工中,采用立銑刀順銑的加工方式,加工內腔和外形,由于垂直分力FW的作用,將使被加工表面沿受力方向發生彈性變形,剛度最差的地方,工件變形最大,Fv消失后,在彈性力的作用下恢復變形,其結果盒體零件表現為內腔尺寸偏小;在鋁合金平板類零件的加工中,垂直分力Fv作用在加工表面上,由于工件反面同時受到夾具支撐力的作用,沒有產生較大的變形,但在工件表面留下了加工應力,裝夾力去除后,薄壁工件在殘余應力的作用下,使工件產生變形。
銑削時,Fe、Fc和Fv與主切削力抑之間有一定的比例關系,因此,求出主切削力之后,便可以計算出Fe, Fc和Fv。
1 薄壁零件銑加工受力分析
盒體薄壁零件加工通常采用銑削的加工方式,因此。我們主要分析討論銑削時工件的受力情況。銑削時刀具和工件的受力情況如圖1所示。銑刀的每一個刀齒相當于一把車刀,它的切削基本規律與車削相似。但銑削是斷續切削,每個工作刀齒都受到切削力,銑削合力應是各刀齒所受切削力相加。由于每個工作刀齒的切削位置和切削面積隨時在變化,為了便于分析,一般假定銑削力的合力作用在某個刀齒上,并將銑削合力分解為三個互相垂直的分力,如圖的Fy、Fx和Fz.其中行是在銑向上的分力,消耗功率最多,是主切削力。
作用在工件上的切削合力應與銑刀受到的合力大小相等,方向相反。一般按機床工作臺運動方向分解為三個互相垂直的分力,如圖中的縱向分力Fe、橫向分力Fc和垂直分力Fv。在薄壁零件加工中我們主要關心垂直分力Fv對工件產生的變形情況:如在鋁合金盒體零件加工中,采用立銑刀順銑的加工方式,加工內腔和外形,由于垂直分力FW的作用,將使被加工表面沿受力方向發生彈性變形,剛度最差的地方,工件變形最大,Fv消失后,在彈性力的作用下恢復變形,其結果盒體零件表現為內腔尺寸偏小;在鋁合金平板類零件的加工中,垂直分力Fv作用在加工表面上,由于工件反面同時受到夾具支撐力的作用,沒有產生較大的變形,但在工件表面留下了加工應力,裝夾力去除后,薄壁工件在殘余應力的作用下,使工件產生變形。
銑削時,Fe、Fc和Fv與主切削力抑之間有一定的比例關系,因此,求出主切削力之后,便可以計算出Fe, Fc和Fv。
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