刘　璨　吴敬权　刘焕牢　谭光宇

广东海洋大学,湛江,524088



基于三角级数展开的铣削合力频谱推导及刀具偏心估算

刘璨吴敬权刘焕牢谭光宇

广东海洋大学,湛江,524088

摘要：基于一元切削力机理模型将立铣刀的切削合力分解为公称力和偏心力，采用周期信号的三角级数展开公称力和偏心力，得到其谐波幅值和相位的表达式。基于以上表达式,推导出偶数齿刀具偏心力的偶数次谐波幅值为0，三齿刀具偏心力的刀齿频率谐波幅值也为0。提出了一种用切削合力的主轴和刀齿频率谐波估算刀具偏心距和偏心角的方法，实验结果表明,采用该方法计算出的偏心值接近实测值。从理论上证明了偶数齿刀具的偏心力不存在偶数次谐波成分，所提出的估算方法只需一套估算式和一次切削实验，且数值计算比较容易。研究结果可用于偶数齿刀具的加工过程偏心和磨损辨识及其偏心量估算。

关键词：铣刀;偏心;铣削力;频谱

0引言

铣刀偏心和刀具磨损都将使各个刀齿的切削力不一致。如Schmitz等[1]指出,偏心距为4.9μm的二齿铣刀两个刀齿的切削力峰值大致呈倍数关系。卞荣等[2]认为微细铣刀偏心可能导致单齿切削。Zhang等[3]的研究结果表明,磨损刀齿的切削力将增大。铣刀偏心和刀具磨损对切削力的影响有相似之处，为识别刀具过程状态，有必要提取出偏心的独有特征，并估算偏心尺寸。

以切削厚度为偏心尺寸的函数，Fu等[4]提出了偏心面铣刀的切削力模型；……