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《殘余應(yīng)力對變形的影響及措施》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、２．１切削力模型為分析薄壁件變形問題，需建立受力模型、變形模型及數(shù)控補(bǔ)償模型。而建立準(zhǔn)確的受力模型是第一步關(guān)鍵的工作。圖ｌ立銑切削受力模型示意圖加工薄壁件多用立銑，所以首先建立立銑切削受力模型，如圖ｌ所示。立銑刀參與切削的部分為側(cè)刃、底刃和刀尖圓角半徑。其中側(cè)刃的受力模型經(jīng)分析可采用Ｋｌｉｎｅ的平均力模型陋１。建模過程簡述如下：因?yàn)榍邢髁Φ拇笮∨c切削厚度有關(guān)，為方便分析，在側(cè)刃上將總的切削面積劃分為許多如圖１所示’麓盒飄曩ｌ。麟寒科學(xué)蒸龕鏖赫撩≈≮蝴瓢摹２０醍）簿肭礴且．，，二∽，，”作謄筒介ｔ芏瘩剮
2、（ｆ鯽＇．鬻Ｄ，“舅，‘漢族。江茵省景弛鎮(zhèn)市。５ｂＩｏ籮ｌ班娥士研究生３８現(xiàn)代企業(yè)與先進(jìn)制造技術(shù)高層論壇的負(fù)載單元，通過計算所有處在切削區(qū)域的每個單元負(fù)載，即可獲得力的空間分布狀態(tài)。對于立銑刀底刃和Ｉ刀尖圓角半徑部分的受力模型，可參考面銑的受力模型口３建立。建模過程簡述如下：將切削力分解成垂直于刀具前刀面的法向力和刀具前刀面上的摩擦力，將某一瞬時處于切削區(qū)域內(nèi)所有的法向力和摩擦力分解到Ｘ、Ｙ、Ｚ三個方向，并與測量的切削力建立方程，通過求解可得到模型常量，進(jìn)而可建立得底刃和刀尖圓角半徑部分的受力模型。２
3、．２切削力對側(cè)壁變形的影響及措施由于切削力的作用，工件的側(cè)壁會產(chǎn)生“讓刀”變形。針對側(cè)壁加工的變形特征，可以從兩方面考慮對其進(jìn)行精度控制。其一為在常規(guī)銑削方式下，通過刀具或工件傾斜進(jìn)行過切補(bǔ)償：其二為利用高速加工技術(shù)進(jìn)行分層對稱銑削來控制其加工精度。Ｃ—ｃ．Ⅳ＾薄圖２過切補(bǔ)償原理示意圖如圖２所示，薄壁件上端剛性較差，在切削力作用下容易產(chǎn)生彈性變形，Ａ，Ｃ兩點(diǎn)分別移到彳’，ｃ兩點(diǎn)，刀具僅切除Ａ＇ＢＤＣ部分的材料。走刀過后薄壁彈性恢復(fù)，殘留ＣＤＣ。部分材料未被切除，造成了壁厚加工誤差，因此薄壁件加工壁厚超
4、差主要是由于讓刀而少切了一塊材料。若刀具能傾斜一個角度，即刀具由ＤＣ位置向ＤＣ位置偏擺，則在工件最下端徑向切深不變，而在工件最上端徑向切深增量為萬。徑向切深增大導(dǎo)致切削力的增大，進(jìn)而變形增大，設(shè)刀具偏擺后加工中工件變形為萬，。工件回彈后的實(shí)際變形將取決于過切的程度與加工中工件變形的程度，若偏擺角度合適，過切與變形部分正好抵消。，分層對稱加工不僅切削力小，能減小加工變形，而且能使應(yīng)力分布均勻化，同時可以采用大徑向切深、小軸向切深加工并充分利用零件整體剛性，是一種有效而實(shí)用的側(cè)壁加工工藝方法。２．３切削力
5、對腹板變形的影響及措施圖３為腹板變形示意圖，在切削力的作用下，刀具和薄壁件的切削平面都不在正確的位置上。實(shí)切削平面計劃的切削平面工件的切削平面圖３腹板變形示意圖ＨａｒｕｋｉＯＢＡＲＡｔ４１等人提出的低熔點(diǎn)合金（ＬｏｗＭｅｌｔｉｎｇＡｌｌｏｙ）輔助切削方案有效地解決了薄板的加工變形問題。該方案指出，利用熔點(diǎn)低于１００℃的ＬＭＡ“Ｕ－ＡＬＬＯＹ７０”作為待加工薄板的基座，或者將ＬＭＡ澆注入薄壁結(jié)構(gòu)型腔，也可以將ＬＭＡ與真空吸管相配合組成真空夾具。該方法不僅可以加工高精度的薄板，也可以加工高精度的側(cè)壁。對減
6、小腹板的加工變形，文獻(xiàn)ｐｌ中介紹的工藝方法也值得參考。其具體方法如下：（１）刀具軌跡避免重復(fù)，以免刀具碰傷暫時變形的切削頑；（２）粗加工分層銑削，ｔＥ皮力均勻釋放；（３）采用往復(fù)斜下先進(jìn)制造技術(shù)３９刀方式以減少垂直分力對腹板的壓力；（４）保證刀具處于良好的切削狀態(tài)。當(dāng)然，該方法僅在走刀路徑方面進(jìn)行優(yōu)化，還需結(jié)合其它方法（如使用真空夾具等）進(jìn)一步控制加工變形。２．４基于有限元分析的變形模型本文運(yùn)用有限元分析結(jié)合受力模型進(jìn)行變形模擬，以側(cè)壁為例。模擬過程如下【６】：在刀具進(jìn)給方向某一位置，假定刀具軸線固定
7、，并以一定的角度增量妒旋轉(zhuǎn)。在每一旋轉(zhuǎn)位置，經(jīng)過有限元分析計算均可計算出相應(yīng)位置節(jié)點(diǎn)的變形。這樣，經(jīng)過”次旋轉(zhuǎn)，共旋轉(zhuǎn)西角，這一軸線上所有位置節(jié)點(diǎn)的變形便全部得出。然后，刀具沿進(jìn)給方向前進(jìn)到下一軸線位置，重復(fù)上述計算過程，直至工件的最邊緣，這樣，被加工工件的變形便全部被記錄下來。必須注意，由于讓刀現(xiàn)象，計算變形的過程中要通過迭代完成，直至滿足收斂條件為止。２．５基于有限元技術(shù)的數(shù)控補(bǔ)償模型進(jìn)給量的局部優(yōu)化法［７１與刀具偏擺數(shù)控補(bǔ)償技術(shù)【８１均應(yīng)用了有限元技術(shù)來建立零件的加工變形模型，并分析處理加工過程
8、中的加：［變形狀況。進(jìn)給量的局部優(yōu)化方法是針對恒定進(jìn)給量提出的。因?yàn)榱慵骋槐砻嫔细鞑糠值膭傂圆煌?，在同一表面上的切削力的大小也會不同，受力變形情況也不一樣。利用有限元分析軟件進(jìn)行分析后得到變形分布圖，可以看到有些位置的變形大，有些位置的變形小。進(jìn)給量的局部優(yōu)化就是在變形小的地方采用大進(jìn)給量，而在變形大的地方采用小的進(jìn)給量．這樣可以在保證變形量的同時，提高效率，減少成本。實(shí)驗(yàn)研究表明，采用該方法在提高加工質(zhì)量的同時可以節(jié)省約６０％的加：【時間。刀具偏擺數(shù)
