一家专注流体压力成形技术
【作 者】王学腾;牛兴华;于紫昭;黄梦翔;牛俊青;高义然
【引 言】
机床切削加工成形工件表面需刀具相对工件运动，即机床运动[１－３]。本质上，刀具切削刃曲线、机床运动和工件表面三者间有严谨的几何学关系，工件表面成形方法与刀具类型有关[４－７]。
ＣＨＡＮＧ 等[８] 通过建立有效的切削刃方程精确计算尺寸误差和表面粗糙度，为高精度数控车削编程中计算尺寸误差和表面粗糙度，提供了一种新的途径。ＨＳＩＥＨ[９] 提出一种设计和加工具有弯曲槽的槽轮分度机构的方法ꎬ 采用齐次坐标变换和共轭曲面理论建立了槽轮机构的运动学模型。ＴＳＥＮＧ等[１０] 提出用数控滚齿机加工曲线齿圆柱齿轮的展成运动方法，在切削机理和齿轮理论的基础上， 建立了齿轮的曲面方程，基于所建立的齿轮数学模型，给出曲线齿齿轮的计算机图形，并研究了因机床设置圆弧齿线名义半径而引起的齿面偏差。ＨＥ等[１１] 和 ＺＡＮＧＥＲ 等[１２] 通过建立基于数学模型和基于切向运动条件的解析模型， 根据加工参数和所需工件的几何形状，推导出旋转刀具轮廓，并在精度、 计算时间和几何灵活性等方面进行了比较。ＹＡＯ 等[１３] 通过对车削加工中工件的成形过程和影响工件加工精度的误差源进行分析和建模， 提出用刀具轨迹和姿态表征加工工件几何误差的方法。
目前，对成形切削的研究不充分，特别是基于几何学的成形切削建模研究成果较少。文中基于几何学方法并考虑切削刀具的分类，研究工件表面切削成形方法，针对成形车削，研究其数学模型和其求解和仿真，并进一步进行考虑切削力因素的成形车削工件表面建模和仿真。
【结 论】
(１)从几何角度出发，将切削刀具分为两类。
①非旋转刀具。刀具体现为切削刃曲线。②旋转刀具。刀具体现为刀具切削刃所在的刀具曲面。使用第 １ 类刀具，由切削刃曲线的运动扫描成形工件表面， 分一次走刀和多次走刀两种成形方法。
(２)以成形车削圆锥面为例， 建立了成形车刀切削刃曲线和工件表面数学模型，应用 ＭＡＴＬＡＢ 软件对工件表面进行了求解和仿真，并以成形车削圆锥滚子轴承内圈沟道为例， 验证了模型的正确性。
(３)针对切削力因素产生的刀具与工件间的相对变位， 建立了成形车削工件表面的数学模型， 并应用 ＭＡＴＬＡＢ 软件对工件表面进行了仿真。
以下是正文：
