铣削加工薄壁工件的变形仿真

薛 飞

（上海电机学院 机械学院，上海 200245）

铣削加工薄壁工件的变形仿真

薛 飞

（上海电机学院 机械学院，上海 200245）

以平板薄壁工件为研究对象，在Matlab平台实现其铣削加工过程的变形仿真。根据瞬时刚性力学模型将轴向铣刀离散化处理，得到微元的切削力，进而求得整个铣刀切削力，建立了铣削加工过程铣削力模型。利用理论计算和有限元分析方法，推导了平板薄壁工件有限元模型的变形控制方程。模拟了铣削过程中瞬态铣削力和变形量的相互作用，预测了工件在铣削力作用下的变形情况。通过实例验证了该仿真方法的可行性与有效性。

铣削力；薄壁工件；变形仿真

薄壁结构件广泛应用于航空、能源、船舶等加工制造业，特别是追求高强度、轻质量的航空领域尤为突出。但薄壁类工件相对刚度较低，在铣削加工过程中易发生变形，切削力对加工精度的影响较为显著［1-3］。对于薄壁类工件，当工件材料确定后，主要从数控加工工艺角度对零件加工变形进行控制。若要有效控制加工变形，必须首先掌握加工变形的变化规律，即重视加工变形的预测分析研究［4］。目前，常用商业有限元软件进行变形分析，但由于铣削加工的断续性，以及工件进给的同时伴随着刀具旋转的特点，仿真技术还无法解决加工过程中刀具与工件之间的旋转接触问题。本文建立了加工过程中铣刀对工件铣削力的模型，将瞬态切削力作为载荷施加于铣削加工的薄壁工件模型上，通过薄壁工件有限元模型变形控制方程的仿真，实现工件的加工变形仿真。……