针对基于实体建模技术的滚齿加工仿真问题,开发一种圆柱齿轮滚齿加工三向Dexel模型仿真方法。研究圆柱齿轮滚齿加工的运动学模型。根据滚刀和齿轮毛坯的几何参数创建三角形网格模型,并转换为引擎内的Dexel模型。同时,借助Delaunay三角剖分和Alpha形状重构进行高效的CWE计算和未变形切屑几何仿真。采用斜角切削模型来计算每个时间步上所有啮合节点的力分布。使用利勃海尔LC500滚齿机对所提仿真方法进行了验证,并结合旋转测力计和卡尔曼滤波器来补偿结构动力学,从而进行准确的切削力测量。结果表明所提方法能够准确预测出沿滚刀刃口离散节点的三维力分布,预测误差(均方根和标准差)在4%~12%之间,且当切削条件变化时,仍然可以准确预测轴向和横向的切削力,有助于进一步提高滚齿加工仿真的效率与精度。

滚珠丝杠硬旋铣加工过程中切削力具有复杂时变特性,目前尚未获得切削力的精确模型,给硬旋铣工艺参数优化及刀具结构精准设计带来了困难。基于旋风铣加工的运动规律,利用数字化建模方法,建立了未变形切屑的精确三维模型。通过切片处理获取未变形切屑各瞬时截面,研究了未变形切屑瞬时厚度、未变形切屑横截面积及刀-屑接触长度的变化规律。选取8个未变形切屑截面建立数值仿真模型,利用Advantedge软件分析得到对应的切削力,并拟合出硬旋铣加工单刃全周期的切削力的时变曲线。最后通过硬旋铣加工试验,验证数值仿真。研究表明,硬旋铣加工过程中,切削力曲线呈先增大后减小,在刀-屑接触长度最长时切削力数值达到最大。