针对五轴铣削中刀具位姿变化和刀具类型差异所导致的铣削力预测难的问题,提出通用立铣刀五轴铣削力计算方法。基于通用立铣刀结构形式,建立通用立铣刀几何模型;综合考虑刀齿真实运动轨迹和刀具姿态变化,构建刀具瞬时切屑厚度模型;将刀具沿轴线方向等分成若干切削刃微元,并根据线性切削力假设建立刀具微元铣削力;将微元铣削力从刀具坐标系转换至工件坐标系下,并沿刀具轴向铣削深度进行积分,获得通用立铣刀的五轴铣削力模型;最后,在混联五轴数控加工实验平台上开展了铣削力测试。实测结果表明:所提铣削力计算方法正确有效,可作为后续五轴铣削工艺参数优选的理论依据。

针对多轴机床随位动态特性难以高效求解的问题,提出一种快速有限元建模方法。该方法先根据结合部建模方案对机床进行子结构划分与前处理,再用弹簧-阻尼单元表征子结构间结合部的连接特性,最后通过局部坐标变换调节各子结构在机床中的位置与姿态,从而完成整机的参数化有限元建模。运用所提方法,建立了某型五轴动梁龙门立式车铣复合机床的参数化有限元模型。该模型仅需单次有限元前处理,即可快速预估机床工作全域内不同位姿下的结构动态特性。预估了该机床前5阶固有频率以及0~150 Hz频带内刀尖点频响函数在工作全域内的分布规律,为机床结构动力修改与加工参数优选提供了力学依据。