21、三轴球头立铣加工表面形貌缺陷分析及车削温度、接触长度与摩擦的经验建模

三轴球头立铣加工表面形貌缺陷分析及车削温度、接触长度与摩擦的经验建模

在机械加工领域，表面形貌和加工过程中的温度、接触长度以及摩擦等因素对加工质量和效率有着至关重要的影响。本文将围绕三轴球头立铣加工表面形貌缺陷分析以及车削过程中温度、接触长度与摩擦的经验建模展开探讨。

三轴球头立铣加工表面形貌分析

在三轴球头立铣加工中，加速度和减速度现象会对每齿进给量产生影响。在加速区域，每齿进给量从零增加到编程进给量；在减速区域，则从编程进给量减小到零。这种变化会影响瞬时未切削切屑厚度和切削宽度，进而影响切削力。

在实验中，进行了两次测试，其加工测试条件如下表所示：
| 测试编号 | 主轴转速 N (rev/min) | 每齿进给量 fz (mm/tooth) | 径向深度 ae (mm) | 轴向深度 ap (mm) | 偏心距 e (μm) | 位置 ρ (°) |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 1 | 15000 | 0.1 | 0.5 | 1 | 5.97 | 0 |
| 2 | 22000 | 0.088 | 0.5 | 1 | 5.55 | 106 |

实验采用逆铣方式，刀具与工件的啮合从初始的零值开始，逐渐达到最大切屑厚度。这种啮合方式会导致刀具从一开始就发生弯曲，并且刀具的动态行为也会影响加工表面形貌。

表面形貌通过 3D 平均粗糙度 Sa 和 3D 均方根粗糙度 Sq 来衡量。实验结果表明，在稳定区域，表面形貌较好；而在加速和减速区域，表面质量较差。具体的形貌结果如下表所示：
| 测试编号 | 加速区域 | |