特殊類型立銑刀參數(shù)化建模及幾何結構參數(shù)研究.pdf

1、立銑加工是高速切削最主要的加工形式，立銑刀結構參數(shù)對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)的刀具設計采用基于經(jīng)驗的設計方法，需要反復地進行設計-試制-試切等流程，使得刀具研制周期長、成本高。
　　本文在特殊類型立銑刀參數(shù)化模型的基礎上，以典型鈦合金航空結構件槽腔精銑加工的整體硬質(zhì)合金立銑刀為具體研究對象，通過切削物理仿真和模態(tài)分析，確定其合理的設計參數(shù)集。從而形成一套完整的基于動、靜

2、態(tài)特性分析獲得特殊類型立銑刀合理設計參數(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計參數(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構特點的基礎上，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)學建模方法并推導出其數(shù)學模型;以數(shù)學建模方法和數(shù)學模型為基礎，采用面向?qū)ο蟮姆椒ǎ瑯嫿肆姷兜洱X特征類;基于多截面實體放樣技術實現(xiàn)立銑刀各特征類的幾何建模，利用幾何圖形集的布爾運算技術實

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問題，包括切削加工有限單元法、材料本構模型、切屑與工件的分離、切屑與工件間的摩擦作用等相關理論及方法。以AdvantEdge FEM軟件為平臺，將建立的立銑刀幾何模型導入AdvantEdge FEM軟件，以鈦合金Ti6Al4V的槽腔為被加工對象，設置符合實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)及刀具進行銑削加工實驗，通過切削力對比對仿真模型和立銑刀幾何模型進行了驗證。
　　(3)在銑削加工物理仿真模型的基礎上，針對鈦合金Ti6Al4V的槽腔側(cè)銑精加工，探討了單個因素（螺旋角、前角、后角、齒數(shù)）對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，得到了立銑刀螺旋角、前角、后角和齒數(shù)等的最優(yōu)值。
　　(4)針對適合高速加工的不等齒間角、不等螺旋角和變槽深等特