目前，许多科技人员正在进行生产工程中最基础的切削加工技术的研究，其中多数研究
的目的是在弄清楚加工现象的同时，对加工过程进行预测。如果这些研究内容实现了系统
的计算机软件化，就意味着能形成一个切削仿真技术软件。如东京农工大学机械学院的实
验室就正在进行几种预测性的有关切削加工仿真技术软件的研究。工艺流程和实用仿真采
用了横向和纵向相匹配的研究体系，横向与产品设计到加工工序相对应；在纵向上越往上，

 

实用性越好，往下则不仅是实用性，还包括加工现象的解析和实现可视化。
    
   1

 

．刀具信息数据库和解析仿真技术并用的切削条件选择系统

    
   在实际的切削过程中，不应照搬工具厂提供的推荐切削条件，而应根据机床、工具系统、
工件装卡等具体情况，反复进行试切削来修正切削条件。同时还应将过去加工中积累的行
之有效的参考数据输入数据库，在有效利用这些数据的同时，借助解析方法使切削条件达
到最佳化；对于没有参考数据的新的切削加工，则应开发与此相关的切削条件选择系统。
该系统中把振动、加工精度、刀具升温、刀具寿命、残余应力等设定为解析内容，在解析的基

 

础上，就能选择出最佳的刀具和调整切削条件。
    
   本系统的数据大致分为三个部分：刀具信息数据、工具系统组成、切削条件。在切削条件

 

中可积累有效的切削加工技术参数。
    
   本文拟用图例表示平头立铣刀加工的最佳铣削效率和最佳化侧面的形状误差。根据数据
库选择所需刀具和刀夹，预测由立铣刀和刀夹的弯曲度及卡头和主轴锥度结合部分的旋转
变化所导致的加工误差。切削力的预测采用刀尖处的切削力乘以比切削抗力的模式。这是一
种最简便的的方法，但却得到了切削力波形与实测值一致的良好结果。计算出每一瞬间由
切削力引起的刀具挠曲量，将其和形成已加工面的切削刃位置的位移相连就能得到已加工
面的形状。与大规模有限元法的计算比较，计算时间是非常少的，输入刀具信息和切削条

 

件信息，就能容易地仿真加工误差。
    
   尽管数据库里已具有确实适应的切削加工条件，人们仍希望进一步减少加工误差，提高

 

加工效率。实例表明，用这种仿真和实现最佳化方式来修正切削条件是完全可能的。
    
   2

 

．立铣刀加工时的刀具温度

    
   近年来，高速铣削已很普遍，由经验得知，它适用于小切深、大进给的铣削条件，而把
握最佳条件却相当困难。铣削加工与车削加工不同，前者属于断续切削，在加工过程中，

——

刀具升温和冷却高速地反复进行。由于热传导给刀具

切屑接触部分是断续进行的，必

须根据这一特征来解析刀具温度的变化。热传导量对预测精度影响很大，但不需要对切屑
生成状态的变形和热解析相联系进行大规模计算，因此可快速获得解析结果。切削速度、切
深、进给的组合将影响最高温度，当加工效率一定时，提高进给速度，刀具温度就会降低，
温度降低往往会使进给速度的提高达到极限，而提高进给速度，加工表面就会变得粗糙。

 

因此，如果能很好地平衡粗糙度和温度的关系，就能够选择到两者相互平衡的切削条件。
    
   3

 

．用有限元法进行切削过程的物理仿真

    
   在用有限元法进行切削过程的物理仿真中，作为切削条件输入的内容包括：切削速度、