《制造分析-以正交切削資料進行球銑刀切削力之預測》-預覽頁
【正文】 一個刀刃視為與工件處於斜交之狀態(tài) ， 先以欲加工之工件材料進行正交切削實驗 ， 然後將正交切削實驗所得到的數(shù)據(jù)資料經(jīng)過 E. J. A. Armarego及 R. H. Brown所提出之典型斜交轉換模型 (classical oblique transformation model)的轉換 ， 得出在斜交刀刃上的犁入力係數(shù)及剪力係數(shù)之估計值 。 經(jīng)由 PcF 及 FQc， 我們可繪出切屑受剪力時的自由體圖 ， 如圖 4 所示 ，其中 SF 、 SN 、 F 、 N 可分別表示為 PcF 及 FQc的函數(shù) ， 如下所示 ： ???????????????????????s i nco sco ss i ns i nco ss i nco sQcPcQcPcQcPcSQcPcSFFNFFFFFNFFF ———————— (18) 故我們可以計算出切屑所受到的剪應力大小 ， 如下所示 ： btFFAF QcPcSS ?????? s i n)s i nco s( ? —————— (19) 圖 4 切屑受力時之自由體圖 圖 5 切屑之幾何關係圖 我們將圖 4 中的切屑部分之幾何關係重繪於圖 5中 ， 其中 t 為切削深度 ，ct 為切屑厚度 ， 故我們可以定義出切屑厚度比 r ， 如下所示 ： ???? ??? co s (s i nAB ABttr c ————————— (20) 將式 (20)重新整理之後 ， 我們可以得到剪切角 ?， 如下所示 ： ?? ??? sin1 c osta n rr ?? ???? ? s i n1 c ost a n 1 rr ————————— (21) 而由圖 4 中 ， 我們可以找出平均摩擦角 ?， 如下所示 ： ??????????????t ant ans i nco sco ss i nt anQcPcPcQcQcPcQcPc FF FFFF FFNF ??????? ?t ant ant an 1QcPcPcQc FF FF ——————— (22) 以上所 提到的基本加工參數(shù) ， 包括剪應力 ? 、 平均摩擦角 ?及 切屑厚度比 r 等項 ， 在參考資料 [1]中 ， 均由正交切削實驗之數(shù)據(jù)資料代入以上相關公式所計算出來的理論值進行最小平方曲線揉合 (least square curve fitting)， 來加以估計出通過數(shù)據(jù)點的各個函數(shù) ， 所估計的結果如表 1 所示 。 以 M. E. Merchant 所提出的切削理論 ， 來解出在剪切平面上造成剪力的相互垂直之三分量分力 Fp、 Fq、 Fr， 可得出以下之關係式 ： ?????????????????????????????????????????nnnnnnrnnnqnnnpccibtFcibtFcibtF222s i nt an)(co ss i nt ant an)co s (s i n)s i n (co ss i nt ans i nt an)co s (s i n??? ———— (23) 上式中之 Fp、 Fq、 Fr分別為與切削速度方向一致 (0o 或 180o )的有效分力 (power force)、 與刀具速度方向垂直且與法向斜角 (normal rake angle)位於同一平面的推入分力 (thrust force)及與以上兩分力相 垂直的徑向分力 (radial force)(此徑向分力與式 (11)及式 (13)中之 dFr不同 )， 此三分力即圖 6 中的 FP 、 FQ 、 FR 。 由圖 6 中我們可以發(fā)現(xiàn)到 ， 當切屑厚度 t 以斜交切削之瞬時未變形切屑厚度 )( ?????nt 代入 ， 而切寬 b以式 (12)之 db 代入時 ， 則有效分力(power force)Fp、 推入分力 (thrust force)Fq及徑向分力 (radial force)Fr會分別對應到球銑刀斜交切削時之微分切 線向剪力分力 tcdF 、 微分徑向剪力分力 rcdF 及微分軸向剪力分力 acdF ， 故剪力係數(shù) tcK 、 rcK 、 acK 可分別由 Fp、 Fq、 Fr求得 ， 過程如下所示 ： ????????????????????????????????????????????nnnnnnracnnnqrcnnnptcccibtFdFcibtFdFcibtFdF222s i nt an)(co ss i nt ant an)co s (s i n)s i n (co ss i nt ans i nt an)co s (s i n??? )]([ ?????????? ncscc tdbKAKdF bttdbA ns ???????? )( btdFAdFK cscc ??? ???????????????????????????????ciKciKciKnnnacnnnrcnnntcs i nt ant an)co s (s i n)s i n (co ss i nt ans i nt an)co s (s i n??? ——— (27) 由式 (27)， 則球銑刀之每一個凹槽上的局部剪力係數(shù)均可被計算出來 ，再透過積分與加總的步驟 ， 我們便可以找出球銑刀在切削過程中的整體切削力 。 表 2中所列出者 ， 為實驗及模擬中所採用的切削條件 。 圖 8 中的實驗值及模擬值之間的吻合度相當高 。 2. 在參考資料 [1]中所 提出的切削力預測方法必頇先以欲加工之工件進行至少數(shù)十次之多的正交切削實驗 ， 然後建立一個資料庫 ， 並經(jīng)由正交切削與斜交切削之間的轉換 ， 才能進行切削力的預測 ， 若欲以不同材料之工件進行加工 ， 則必頇重新對新的材料進行正交切削實驗 ， 然後再進行轉換的工作 ， 實在不太符合成本及效率上的考量 ， 故在實際應用時 ， 此方法原則上可能會不太適合 ， 但若事先已經(jīng)進行過每一種切削加工用材料的正交切削實驗 ， 且已經(jīng)建立好完整之資料庫的話 ，則又另當別論 。 6. 我上個學期的精密加工實驗是以 CNC銑床加工一半球型的曲面 ， 然後再以三次元量床量測加工曲面上的座標值 ， 並與理論座標值相比較 ，探討曲面加工的形狀精
公司管理相關推薦
鄂ICP備17016276號-1