高速整體硬質(zhì)合金立銑刀結構設計及其性能研究.pdf

1、高速加工技術正成為切削加工的主流，而高速刀具是實現(xiàn)高速加工的關鍵技術之一。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雜曲面、自由曲面的高速加工中應用非常廣泛，更是高速加工航空鋁合金整體結構件不可或缺的工具。但由于螺旋立銑刀結構形狀極其復雜，給設計和制造帶來困難。 首先，本文在對整體式圓柱立銑刀按頭型進行分類的基礎上，從幾何角度的定義出發(fā)，對其幾何參數(shù)進行數(shù)學描述，建立了立銑刀的刃形線和截面線的數(shù)學方程式。通過三

2、維CAD軟件UG強大的表達式功能以及掃描、布爾運算、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構設計。 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；切削力還是刀具設計不可缺少的依據(jù)。通常預測切削力要根據(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，推導了四因素、四水平回歸正交試驗法的數(shù)學模型，該模型的建立為相關領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用情況不僅十分困難而且費力費財；在一定程度上可以采用計算機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)性能進行模擬，獲得銑刀的應力狀況以及銑刀加工中的階次和固有頻率。該結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、結構設計中刀柄長、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，對切屑的成形進行了研究。根據(jù)理論分析在UG環(huán)境下對切屑進行了繪制，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計過程，對立銑刀的結構設計提供支持。 全文以立銑刀的設計為主線，各個環(huán)節(jié)包括試驗和仿真研究都為設計過程服務，使整個過