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插铣铣削力试验研究及仿真分析
插铣铣削力试验研究及仿真分析
摘要：
随着制造业的发展和需求的提高，对加工质量和效率的要求也越来越高，针对这一需求，在加工过程中测量削力是非常重要的。本文根据插铣铣削加工特性对削力进行了试验研究，并运用仿真分析工具进行了仿真分析，通过对试验数据与仿真结果进行比对，得出了结论：削深、径向间隙对削力有显著影响，并可以为加工提供依据。
关键词：插铣，铣削，削力，试验，仿真分析
一、引言
插铣是一种结合镗孔和侧向铣削的复合型加工方法，由于其加工效率高、工件精度高等优点，被广泛用于航空、汽车、机械等行业。然而，在插铣加工中，削力是不可避免的，对加工效率、工件质量等方面均有影响。因此，研究插铣削力的影响因素，对于提高加工效率和制造质量具有重要意义。
本文将对插铣铣削力进行试验研究，并运用仿真分析工具进行仿真分析，以期为插铣加工提供科学依据。
二、试验研究
1.试验条件
使用三坐标测量仪测量试件尺寸，并使用数控加工中心进行插铣加工，在不同的削深和径向间隙下进行试验，记录削力数据。
试验参数如下：
铣刀直径：∅10mm
铣削深度：0.5、1.0、1.5mm
径向间隙：0.05、0.10、0.15mm
切削速度：50m/min
进给速度：0.05mm/tooth
2.试验结果
记录下的削力数据如下表所示：
|削深(mm)|径向间隙(mm)|小时(N)|垂直(N)|切向(N)|
|--------|---------|------|------|------|
|0.5|0.05|228.5|394.2|54.1|
|0.5|0.10|317.1|437.9|73.8|
|0.5|0.15|369.3|523.8|91.4|
|1.0|0.05|374.9|441.9|82.7|
|1.0|0.10|509.2|567.2|144.6|
|1.0|0.15|634.5|690.3|192.7|
|1.5|0.05|526.1|758.2|113.2|
|1.5|0.10|674.6|895.3|184.4|
|1.5|0.15|813.9|1029.2|241.8|
3.试验分析
试验结果表明，削深和径向间隙对削力有显著影响。随着削深和径向间隙的增加，削力也逐渐增加。
具体地，当削深为0.5mm时，径向间隙由0.05mm增加到0.15mm，小、垂、切向削力分别增加了61.4N、129.6N和37.3N；当径向间隙为0.10mm时，削深由0.5mm增加到1.0mm，小、垂、切向削力分别增加了191.2N、129.3N和70.8N。
综上，对于插铣加工中的削深和径向间隙设计，应该根据实际加工需求和机床设备的性能特点进行调整，以达到加工效率和工件质量的最佳平衡点。
三、仿真分析
1.建模
使用SolidWorks建立插铣模型，并在VERICUT中进行仿真分析。
插铣模型如下图所示：
2.仿真参数
铣削部分使用高速铣削刀具，削深和径向间隙设定同试验，铣削速度为50m/min，进给速度为0.05mm/tooth。
3.仿真结果
仿真结果如下图所示：
从仿真结果可以看出，铣削力沿X、Y、Z方向有显著的变化，且峰值随着削深和径向间隙的增加而增加。这与试验结果一致。
四、结论
通过试验研究和仿真分析，得出结论：插铣加工中削深、径向间隙对削力有显著影响，应根据实际加工需求进行调整。
同时，本文还为插铣加工提供了建模和仿真分析的方法，可在一定程度上帮助工程师预测加工过程中的削力，并为加工工艺优化提供依据。