特殊類型立銑刀參數(shù)化建模及幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)研究.pdf

1、立銑加工是高速切削最主要的加工形式，立銑刀結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)切削過程中的切削力和切削溫度有著最直接的影響，是決定產(chǎn)品加工質(zhì)量最重要的因素之一。傳統(tǒng)的刀具設(shè)計(jì)采用基于經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法，需要反復(fù)地進(jìn)行設(shè)計(jì)-試制-試切等流程，使得刀具研制周期長(zhǎng)、成本高。
　　本文在特殊類型立銑刀參數(shù)化模型的基礎(chǔ)上，以典型鈦合金航空結(jié)構(gòu)件槽腔精銑加工的整體硬質(zhì)合金立銑刀為具體研究對(duì)象，通過切削物理仿真和模態(tài)分析，確定其合理的設(shè)計(jì)參數(shù)集。從而形成一套完整的基于動(dòng)、靜

2、態(tài)特性分析獲得特殊類型立銑刀合理設(shè)計(jì)參數(shù)的方法。本文的主要工作歸納如下:
　　(1)在分析立銑刀主要設(shè)計(jì)參數(shù)及不等齒間角、不等螺旋角和變槽深等特殊類型立銑刀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，形成一套圓弧頭立銑刀周齒螺旋刃線、端齒直線刃線、圓弧刃線及周齒端截形的數(shù)學(xué)建模方法并推導(dǎo)出其數(shù)學(xué)模型;以數(shù)學(xué)建模方法和數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，采用面向?qū)ο蟮姆椒?，?gòu)建了立銑刀刀齒特征類;基于多截面實(shí)體放樣技術(shù)實(shí)現(xiàn)立銑刀各特征類的幾何建模，利用幾何圖形集的布爾運(yùn)算技術(shù)實(shí)

3、現(xiàn)特征的融合，從而形成完整的立銑刀參數(shù)化幾何模型。
　　(2)探討了金屬切削加工物理仿真的基礎(chǔ)問題，包括切削加工有限單元法、材料本構(gòu)模型、切屑與工件的分離、切屑與工件間的摩擦作用等相關(guān)理論及方法。以AdvantEdge FEM軟件為平臺(tái)，將建立的立銑刀幾何模型導(dǎo)入AdvantEdge FEM軟件，以鈦合金Ti6Al4V的槽腔為被加工對(duì)象，設(shè)置符合實(shí)際加工的仿真邊界條件，建立銑削加工物理仿真模型，通過求解，得到了三向切削力、刀具溫度

4、、刀具應(yīng)力等物理量。最后選擇與仿真模型同樣的加工參數(shù)及刀具進(jìn)行銑削加工實(shí)驗(yàn)，通過切削力對(duì)比對(duì)仿真模型和立銑刀幾何模型進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　(3)在銑削加工物理仿真模型的基礎(chǔ)上，針對(duì)鈦合金Ti6Al4V的槽腔側(cè)銑精加工，探討了單個(gè)因素（螺旋角、前角、后角、齒數(shù)）對(duì)切削力和刀具溫度的影響，以最小的切削力和刀具溫度值為目標(biāo)，得到了立銑刀螺旋角、前角、后角和齒數(shù)等的最優(yōu)值。
　　(4)針對(duì)適合高速加工的不等齒間角、不等螺旋角和變槽深等特