×
王家瑞;全鲁林;唐凯

基于体素模型和有限元法的五轴铣削过程切削力诱导变形预测方法。 （英语） Zbl 1442.74144号

计算。方法应用。机械。工程师。 367，文章ID 113110，31 p.（2020）.
小结：铣削薄壁工件时，了解由切削力引起的工件变形引起的加工误差对确保最终加工零件的质量至关重要。在目前的变形预测研究中，有限元法是计算切削力引起的变形的主要工具。然而，FEM需要大量的人工工作来生成加工工件（IPW）的网格，并且不能直接应用于离散结构模型，如体素或dexel模型，这些模型因其在并行计算方面的优势而被广泛使用。此外，有限元法需要一个非常精细的网格来保持IPW的几何形状，但这将导致巨大的整体刚度矩阵。因此，需要一种新的薄壁工件铣削变形快速预测方法。针对在体素模型上直接高效地快速预测五轴铣削变形误差的问题，提出了一种基于有限单元法（FCM）和体素模型相结合的预测算法。具体地说，在本研究中，为了有效分析薄壁工件五轴铣削过程中沿连续刀具路径的IPW变形，专门设计了一条FCM与体素模型相结合的管道。通过引入局部更新整体刚度矩阵和单元刚度矩阵的技术，该算法可以将刀具路径上每个采样点的FCM计算时间大大减少19倍。我们进行的计算机模拟和物理切割实验都令人信服地验证了所提出的变形预测算法的准确性。据我们所知，这是首次在体素模型上引入FCM来预测铣削问题中切削力引起的变形，从而在自由曲面的五轴铣削中实现自定义刀具路径设计和优化。

引用于1文件

MSC公司：

74M15型 固体力学中的接触
74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用

关键词：

切削力;工件变形;体素模型;有限单元法

软件：

FCM标签
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{J.Wang}等人，计算。方法应用。机械。工程367，文章ID 113110，31 p.（2020；Zbl 1442.74144）
全文： 内政部

参考文献：

[1] 拉梅什，R。；Mannan，文学硕士。；Poo，A.N.，《机床误差补偿——综述第二部分：热误差》，国际马赫杂志。工具制造，40，9，1257-1284（2000）
[2] Budak，E。；Altintas，Y.，《板材圆周铣削中静态形状误差的建模和避免》，国际J·马赫。工具制造，35，3，459-476（1995）
[3] 棘轮，S。；刘，S。；黄，W。；Becker，A.A.，一种先进的基于有限元分析的铣削力诱导误差补偿策略，Int.J.马赫。工具制造，46，5，542-551（2006）
[4] Siebenaler，S.P。；Melkote，S.N.，使用有限元方法预测夹具系统中的工件变形，Int.J.Mach。工具制造，46，1，51-58（2006）
[5] Chen，W。；薛，J。；唐·D。；陈，H。；Qu，S.，薄壁零件多层铣削过程中的变形预测和误差补偿，国际J.Mach。工具制造，49，11，859-864（2009）
[6] 严奇。；Luo，M。；Tang，K.，基于工件挠度约束的薄壁工件多轴变深度切削加工，计算。设计。，100, 14-29 (2018)
[7] 胡，Y。；周，Q。；高，X。；雅各布森。；Zorin，D。；Panozzo，D.，野外四面体啮合，ACM Trans。图表。，37, 4, 60-61 (2018)
[8] O.图苏兹。；Altintas，Y.，《使用扰动和降阶子结构方法对薄壁加工中的变化动态特性进行时域建模》，J.Manuf.Sci。工程，140，1，1-15（2018）
[9] O.图苏兹。；Altintas，Y.，《加工中使用降阶子结构方法的薄壁工件动力学频域更新》，《制造科学杂志》。工程，139，7（2017）
[10] Jang，D。；Kim，K。；Jung，J.，基于Voxel的虚拟多轴加工，国际先进制造技术杂志。，16, 10, 709-713 (2000)
[11] 张，X。；Yu，T。；Wang，W.，《五轴铣削过程的建模、仿真和优化》，国际先进制造技术杂志。，74, 9-12, 1611-1624 (2014)
[12] 伊努伊，M。；小林，M。；Umezu，N.，使用三轴表示工件模型和GPU并行处理功能提取刀具啮合特征，计算。设计。申请。，16, 1, 89-102 (2019)
[13] Parvizian，J。；杜斯特，A。；Rank，E.，有限单元法，计算。机械。，41, 1, 121-133 (2007) ·Zbl 1162.74506号
[14] 杜斯特，A。；Parvizian，J。；杨，Z。；Rank，E.，固体力学三维问题的有限单元法，计算。方法应用。机械。工程，197，45-48，3768-3782（2008）·Zbl 1194.74517号
[15] 席林格，D。；Ruess，M.，《有限单元法：CAD和基于图像的几何模型的高阶结构分析》，Arch。计算。方法工程，22，3，391-455（2015）·Zbl 1348.65056号
[16] Zander，N。；博格·T。；Elhaddad，M。；Espinoza，R。；胡，H。；乔利，A。；吴，C。；Zerbe，P。；杜斯特，A。；Kollmannsberger，S。；Parvizian，J。；鲁伊斯，M。；席林格，D。；Rank，E.，FCMLab：MATLAB有限元研究工具箱，高级工程软件。，74, 49-63 (2014)
[17] 拜富特，A。；Schröder，A.，用于模拟数控铣削过程中热弹性变形的虚拟域方法，国际。J.数字。方法工程，113，2，208-229（2018）
[18] 杨，Z。；Ruess，M。；Kollmannsberger，S.，基于体素的有限单元法的有效积分技术，国际。J.数字。方法工程，91，5，457-471（2012）
[19] 巴瑟·K·J。；Bathe，K.-J.，《有限元程序》（2006），Klaus-Jurgen Bathe·Zbl 0511.73065号
[20] Hughes，T.J.R.，《有限元方法：线性静态和动态有限元分析》（1987），普伦蒂斯·霍尔出版社·Zbl 0634.73056号
[21] 齐恩基维茨，O.C。；Taylor，R.L。；Robert，L.，《有限元法》（2000），巴特沃斯·海尼曼·Zbl 0991.74002号
[22] Bonet，J。；Wood，R.D.，《有限元分析的非线性连续力学》（1997），剑桥大学出版社·Zbl 0891.73001号
[23] 发动机，S。；Altintas，Y.，《普通铣刀的力学和动力学》：第一部分：螺旋端铣刀，国际J·马赫。工具制造，41，15，2195-2212（2001）
[24] Edelsbrunner，H。；Miicke，E.P.，《三维α形状》，ACM Trans。图表。（TOG），13，1，43-72（1994）·Zbl 0806.68107号
[25] 埃里克·海恩斯（Eric，Haines），多边形策略中的点（Graphics gems IV，Vol.994（1994）），24-26
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。