基于等磨損約束的樅樹型輪槽銑刀幾何參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、樅樹型輪槽銑刀是用來加工汽輪機轉(zhuǎn)子的一種成型刀具，而對于轉(zhuǎn)子來講，其表面的加工質(zhì)量會對整個汽輪機的機械性能造成影響。除此之外轉(zhuǎn)子的輪槽加工，是屬于轉(zhuǎn)子加工過程中極其復(fù)雜困難的步驟。樅樹型輪槽銑刀是一種復(fù)雜型面的成型刀具，其刀刃常采用螺旋刃型線，正時基于這種特殊的刀具結(jié)構(gòu)，因此在整個銑削加工過程中不僅能夠正常地改變切屑的流動軌跡，而且還會使切除的工件碎屑沿螺旋導(dǎo)向槽流出，由此在最大限度上使刀具本身散熱、最大程度地減弱切削抗力，有效地防止了

2、新生的切屑對已加工表面造成劃傷。在進行輪槽銑刀地制備時，除了要滿足達到型線精度的最低要求之外，還要確保不同切削刃型線之間的交叉錯齒結(jié)構(gòu)。這也保證了在切削加工時不僅切削余量的分配能夠均勻，而且將輪槽銑刀的使用壽命大大延長。當進行汽輪機轉(zhuǎn)子的樅樹型輪槽銑削加工時，為了使整個切削過程平穩(wěn)有序進行，同時讓銑刀在工作時能夠逐點切入，保持連貫性，通常采用直齒或者斜齒結(jié)構(gòu)。進行輪槽銑削加工時，刀具表面會產(chǎn)生較大的切削力，與此同時在切削加工區(qū)域產(chǎn)生大量

3、的切削熱，最終各種因素同時影響致使刀具發(fā)生磨損。因此，根據(jù)刀具切削加工的原理，在充分研究銑削加工的基礎(chǔ)上對樅樹型輪槽銑刀進行幾何參數(shù)優(yōu)化，能夠在最大程度上減弱刀具對銑削加工過程的影響。
　　本文從現(xiàn)有的研究成果出發(fā)，以輪槽銑刀的銑削加工為例，在研究輪槽銑刀的結(jié)構(gòu)特點與主要參數(shù)之后，參照直角切削過程切削力的數(shù)學(xué)模型與規(guī)律，首先建立了三維切削過程銑削力的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，基于直角切削溫度梯度分布的特點，利用相關(guān)軟件重新構(gòu)建了三維斜

4、角自由切削過程的銑削力-熱耦合有限元模型。在研究了刀具在金屬切削過程中產(chǎn)生磨損的物理和化學(xué)機理之后，根據(jù)現(xiàn)有刀具磨損的類型，對比不同的磨損類型的原理和特點。按照本文研究的目標，建立了基于刀具不同磨損條件下的等磨損模型。
　　基于輪槽銑刀的造型理論，借助于三維幾何造型軟件Pro/Engineer的強大功能構(gòu)建了輪槽銑刀整體式模型。將其導(dǎo)入非線性有限元分析軟件DEFORM-3D后，建立了樅樹型輪槽銑刀有限元模型。在已有的切削參數(shù)及其刀