切屑空间运动轨迹和其约束方程的研究.pdfVIP

第37卷第12期 机 械 工 程 学 报 v。I37N012 2oo1年12月 CHINESE OF JOURNALMECHANICALENGINEERING D。。． 2ool 切屑空间运动轨迹及其约束方程的研究” 李振加 郑敏利 韦银利 刘二亮 (哈尔滨理工大学现代制造技术与刀具开发研究所哈尔滨 150080) 融亦鸣 (伍士德理工学院美国) 摘要：切屑控制技术是现代先进机械制造系统中的基础关键技术，切屑控制技术不解决，任何一个理想的自动化过 程都不能实现。系统研究了切屑的空问运动轨迹，获得了切屑空间运动轨迹数学模型；建立了切屑在形成过程中 与障碍物(工件及刀具)表面的约束方程。上述研究成果是研究切屑形成与折断过程的有效途径，为进行刀片槽壹 优选及设计以及切屑折断预报系统的研制奠定理论基础。 叙词：切屑形成切屑折断空间运动轨迹 约柬方程 中圈分类号：TG50l A 即障碍物对切屑的作用是影响切屑能否折断的 0前言 重要因素。为深人认识切屑的折断过程，本文从切 屑的空间运动轨迹人手，系统研究切屑与障碍物之 研究并建立切屑的形成与折断过程理论模型是 间的约束关系，为预报切屑的几何形状及其折断方 科学地进行刀片槽型设计和优选以及切屑折断系统 式。并为刀片槽型优选和设计以及切屑折断系统预 预报的理论基础。 报奠定理论基础。 切屑的形成与折断过程直接影响着切屑的形 状。中山一雄根据切屑的形成参数计算获得了螺旋 l切屑的初始空间运动轨迹 形切屑的形状参数，建立了切屑形状几何学L1．2J。 A．Kharke“ch等人在中山一雄研究的基础上，给出假设切屑作螺旋运动且切屑脱离前刀面时舶速 了6种上向卷曲半径和横向卷曲半径的定义，根据 度与前刀面相切，如图1所示，建立切屑运动的直角 螺旋形切屑的几何参数确定了上述6种上向卷曲半 坐标系ol一￡】jr。z，，zl轴为切屑与刀具的分离线； 径和横向卷曲半径【3j，丰富了切屑形状几何学。陈 ，l轴在前刀面内且垂直于z1轴；zI轴分别与z】 永洁等人认为切屑存在三维卷曲，即上向卷曲、横向 轴和yl轴垂直；原点01为切屑靠近刀尖一倒与前 卷曲和扭卷，并提出了一种新的三维切屑形状数学 刀面的分离点。在该坐标系中．用一矢量表示切屑 描述方法”J。 回转角速度“．矢量的方向由右手规则确定。在该 切屑的形成过程影响着切屑的折断，在何种情 坐标系中，切屑有3个方向的卷曲，即上卷“。(绕 况下，切屑能够折断是各国学者进行切屑控制研究 zl轴)、横卷∞：(绕zI轴)和扭卷叫。(绕，l轴)。 的重点。根据已有研究成果“】。可以认为切屑折 断原因主要是 (1)由于切屑在不断流出过程中遇到障碍物，迫 使切屑发生变形。当切屑的最大应变大于切屑的断 裂应变时，切屑折断。 r (2)由于切屑的动态不稳定性．当螺旋形切屑长 度达到～定值时，切屑发生旋摆且与工件等障碍物 发生碰撞．如果惯性力和冲击力引起的切屑内力使 得其最大应变达到断裂应变时，切屑折断。 一