题目：数控铣削加工刀具变形及工件表面形貌建模与仿真研究

本论文以数控铣削加工为研究对象，深入研究了铣削加工过程中刀具变形和工件表面形貌仿真相关的若干问题，建立了考虑刀具变形和刀具偏心等因素的周铣和球头刀加工工件表面形貌仿真模型，并结合铣削加工动力学建模和仿真方面的其它研究成果，优化铣削加工工艺参数。基于理论模型的研究，开发了相应的功能模块，扩充了铣削加工动力学仿真优化系统的功能，并通过实验验证，在实际工程中成功应用。 在立铣加工刀具变形建模与仿真研究方面，基于瞬时刚性力模型，将刀具简化为悬臂梁，建立了数控铣削加工刀具静态变形的数学模型，实现了刀具变形的仿真分析。将机床刀具系统简化为二自由度振动系统，基于考虑再生效果的动态铣削力模型，建立了铣削加工过程中刀具动态变形的仿真算法。 在工件表面形貌建模与仿真研究方面，通过对圆柱立铣刀和球头刀的铣削加工过程分析研究，推导了刀具切削刃点相对于工件的几何运动方程。通过时域离散，将刀具变形与切削刃几何运动轨迹叠加，实现了物理仿真和几何仿真的结合。基于工件的z-map模型，建立了考虑刀具变形等因素的工件表面形貌数学模型，实现了周铣和球头刀加工工件表面形貌的仿真。在以上仿真模型基础上，分析了工艺参数对刀具变形及工件表面形貌的影响，为工艺参数的优化提供了理论依据。 基于数控铣削加工动力学建模与仿真理论研究，根据国防科技工业千台数控机床增效工程的要求，在原有仿真系统的基础上，开发了新的数控铣削加工动力学仿真软件——SimuCutV1.2.2，完善了系统已有颤振稳定域仿真、时域仿真等模块的功能，开发了刀具变形和工件表面形貌仿真及切削力系数编辑等模块，使系统功能更加全面和完整。软件主要仿真结果通过切削加工实验进行了验证。 基于数控铣削加工动力学仿真系统的工艺参数优化方法已成功应用于工厂实际加工中，取得了明显成效，加工效率和质量显著提高。该仿真系统在30多家国防企业中的推广应用，大大提高了数控机床的切削效率。