面向切屑形成过程的瞬时滚削力模型研究

丁国龙 叶梦传 向 华 杨春兰

1.湖北工业大学机械工程学院，武汉，430068 2.华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心，武汉，430074 3.秦川集团(西安)技术研究院有限公司，西安，710016

0 引言

高速干切滚齿是一种新型的齿轮滚切加工工艺，滚刀形状和结构、工件材料、加工各轴速度等参数会直接影响瞬时滚齿切削力(简称“滚削力”)的变化。建立滚齿加工的运动学模型，对瞬时滚削力进行研究，一方面在保证加工安全的前提下能提高加工效率，另一方面将理论模型融入数控系统，使数控机床具备自主决策优化工艺参数的功能，提高了机床智能化程度。

滚齿切削力通常是通过大量滚削力实验数据，采用不同理论拟合的经验公式进行拟合计算[1-2]，只能计算平均滚削力，不适用于瞬时切削力的计算。目前，国内外许多学者对齿轮加工仿真和切削力模型进行了研究。丁国龙等[3]对SolidWorks进行二次开发，模拟了复杂非圆齿实体的加工过程；SABKHI等[4]、TAPOGLOU等[5]、张荣闯等[6]基于CAD建立滚齿加工空间运动模型，获取加工切屑几何特征；周力等[7]、吕盈等[8]、刘佳等[9]使用等距分割法提取切屑表面点，分别采用解析法和有限单元法计算单齿切削力；赵大兴等[10]、邓志刚等[11]建立了插齿切削运动模型，利用MATLAB计算投影面积，得到主切削力；孙军等[12]、陈永鹏等[13]基于切削微元建立滚刀瞬时切削力模型。在滚削力测量方法上，张荣闯等[6]在机床主轴上安装旋转测力仪工装测量滚削力；ALAZAR等[14]将间距120°布置三个压电测力仪无线遥测装置安装在机床的工件轴上测量滚削力。……