高速整體硬質(zhì)合金立銑刀結(jié)構(gòu)設(shè)計及其性能研究.pdf

1、高速加工技術(shù)正成為切削加工的主流，而高速刀具是實現(xiàn)高速加工的關(guān)鍵技術(shù)之一。螺旋立銑刀因其切削性能好，加工表面質(zhì)量高，在高速加工特別是復(fù)雜曲面、自由曲面的高速加工中應(yīng)用非常廣泛，更是高速加工航空鋁合金整體結(jié)構(gòu)件不可或缺的工具。但由于螺旋立銑刀結(jié)構(gòu)形狀極其復(fù)雜，給設(shè)計和制造帶來困難。 首先，本文在對整體式圓柱立銑刀按頭型進(jìn)行分類的基礎(chǔ)上，從幾何角度的定義出發(fā)，對其幾何參數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，建立了立銑刀的刃形線和截面線的數(shù)學(xué)方程式。通過三

2、維CAD軟件UG強(qiáng)大的表達(dá)式功能以及掃描、布爾運(yùn)算、特征合成等技巧，在UG環(huán)境下實現(xiàn)了整體式圓柱立銑刀通用模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 第二，切削力是切削加工過程中主要的物理現(xiàn)象之一。切削力的變化不僅影響切削熱的產(chǎn)生、分布而且影響刀具磨損、使用壽命；切削力還是刀具設(shè)計不可缺少的依據(jù)。通常預(yù)測切削力要根據(jù)經(jīng)驗公式，但在高速銑削特別是鋁合金材料研究中，沒有完善的理論可供借鑒。所以，研究硬質(zhì)合金立銑刀高速銑削鋁合金的銑削力，試驗是最可靠的方法。本

3、文采用正交試驗方法研究高速銑削過程中多因素對銑削力的影響，推導(dǎo)了四因素、四水平回歸正交試驗法的數(shù)學(xué)模型，該模型的建立為相關(guān)領(lǐng)域的試驗研究工作提供一定支持。 第三，通過試驗研究銑刀的應(yīng)用情況不僅十分困難而且費(fèi)力費(fèi)財；在一定程度上可以采用計算機(jī)仿真的方法輔助研究。本文在有限元軟件ABAQUS環(huán)境下對銑刀受力以及動態(tài)性能進(jìn)行模擬，獲得銑刀的應(yīng)力狀況以及銑刀加工中的階次和固有頻率。該結(jié)果可以為銑刀在實際加工中合理選擇切削用量以及為立銑刀

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計中刀柄長、切削刃、刀背、螺旋角等參數(shù)尺寸的確定提供幫助。 第四，高速加工中，切削力、切削熱和機(jī)床振動等被廣泛研究，而切屑研究相對較少。本文針對立銑刀高速銑削的特點，對切屑的成形進(jìn)行了研究。根據(jù)理論分析在UG環(huán)境下對切屑進(jìn)行了繪制，其形狀與實際切屑基本吻合，證明了研究方法的可靠性。通過切屑的研究反饋設(shè)計過程，對立銑刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供支持。 全文以立銑刀的設(shè)計為主線，各個環(huán)節(jié)包括試驗和仿真研究都為設(shè)計過程服務(wù)，使整個過