整体硬质合金立铣刀磨削工艺系统
发布时间：2021-08-02 05:11
随着航空、航天和汽车等制造业的发展,出现了越来越多的新材料（复合材料、钛合金、镍基合金等）,这些材料大都是难加工材料。传统的刀具难以实现这些材料的加工。整体硬质合金立铣刀具有良好的切削性能和较高的表面加工精度,因此被广泛应用于这些材料的加工。但是由于立铣刀的结构复杂,种类繁多,目前我国整体硬质合金立铣刀加工依赖国外的磨削软件。为了填补国内整体硬质合金立铣刀磨削软件方面的不足,本文在国家科技重大专项（2018ZX04041001）的支持下与国内最大硬质合金立铣刀生产厂家株洲钻石切削刀具股份有限公司合作,开展了以下内容的研究工作:整体硬质合金立铣刀磨削模型。根据磨削加工过程中砂轮与棒料相对运动轨迹,对立铣刀的不同特征建立磨削数学模型。立铣刀的周刃特征是由砂轮做螺旋运动形成的,因此在立铣刀刃线上任意点处砂轮与棒料的相对位姿是不变的。基于这种不变性,本文在自然轴坐标系下建立了螺旋槽和周刃后刀面的磨削模型,即砂轮端面法矢量和中心坐标方程。因为砂轮在端刃特征加工过程中的磨削轨迹通常为空间直线或圆弧,所以可以通过特殊位置砂轮位姿推导出整个加工过程中的砂轮的位姿。本文通过该方法建立了立铣刀端刃特征磨削...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１整体硬质合金立铣刀特征??Ｆｉｇ．?２．?１?Ｆｅａｔｕｒｅｓ?ｏｆ?Ｓｏｌｉｄ?Ｃａｒｂｉｄｅ?Ｅｎｄ?Ｍｉｌｌ??周刃特征是砂轮做空间螺旋运动形成的，其形状和空间几何关系比较复杂
有１Ａ１。碗型砂轮常用于刀具端齿、??周齿后刀面的加工，常用型号有１丨Ｖ９。碟形砂轮用于刀具端齿、球头的前刀面及截短齿??的加工，常用的型号有１２Ｖ９。整体硬质合金立铣刀的加工工序：开槽一磨削周刃后刀??面一端刃容屑槽磨削一端刃后刀面磨削。根据立铣刀的加工工序和各个型号标准砂轮的??特点，本文选择１Ａ１平行砂轮来进行螺旋槽的加工，选择１１Ｖ９碗型砂轮对周刃和端刃??后刀面进行加工，选择１４Ａ１平行砂轮来进行容屑槽的加工。在五轴工具磨床上砂轮通??常是成组的安装在砂轮轴上，其安装位置如图２．２所示。??ｉｌｉ??图２．?２砂轮在轴上的安装??Ｆｉｇ．?２．?２?Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｇｒｉｎｄｉｎｇ?Ｗｈｅｅｌ?ｏｎ?Ｓｈａｆｔ??２．４整体硬质合金立铣刀的周刃特征建模??２．?４．?１螺旋槽建模??对于立铣刀而言，螺旋槽的形状结构对其切削性能有重要影响，因此螺旋槽特征建??模对整个刀具来说至关重要。在实际加工过程中硬质合金立铣刀螺旋槽特征是砂轮相对??于棒料做空间螺旋运动形成的［６１］。在传统的磨削过程是采用单一的砂轮参数进行加工。??随着加工技术的不断发展，五轴工具磨床的出现为硬质合金立铣刀加工提供了更加高效??８??
刃线变化，所以本文选择建立自然轴坐标系。通过刃线方程可求得立铣刀刃线上任意一??点的坐标系。为保证螺旋槽特征的参数，自然轴坐标系的原点应在刀具的刃线上。因为??立铣刀为回转体刀具，所以刀具刃线在工件坐标系０－ＡＴＺ中可用公式（２．丨）表示：??■?ｘ??Ｓｗ＝?Ｒ（ｘ）ｃｏｓ０?（２．１）??Ｒ｛ｘ）?ｓｉｎ?０．??其中ｘ表示刃线上的点工件坐标系中Ｘ轴的坐标，／？（ｘ）为刃线关于ｘ的函数，０表示刃线??上的点现对于Ｆ轴的转角。??Ｙ??￣???Ｎ－?＇＇了、??图２．３在Ｚ５建立自然轴坐标系??Ｆｉｇ．?２．?３?Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ?ｏｆ?Ｎａｔｕｒａｌ?Ａｘｉｓ?Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?Ｓｙｓｔｅｍ?ａｔ?Ｐ??如图２．３所示，取刃线上的任意一点为尸，设点Ｐ的切矢量７■，主法矢量ＴＶ，副法??矢量召以及任意矢量ｒ分别为：ｒ?＝?：ｒ０ｉ?＋?７ｙ?＋?ｒ２ｆｃ，?ｗ?＝?Ａｙ?＋?／ｖｊ?＋?ｙｖ２ｆｃ，?＋??＋?＋?＋?其中?／、７、＊?为工件坐标中单位向量。（Ｔｏ＾ｉＡ），??（ｍ＞，（‘心馬），（‘ＫＫ）为矢量ｔ、ｙｖ、忍、在工件坐标系／、＿／、ａ上的分??量。??根据点运动的自然轴系描述：密切面为过相邻两点切线的面。法面为过切点且垂直??于切线的面。主法线：法面与密切面的交线。所以切矢量ｒ应为：??ｄＳｗ??Ｔ?＝?—＾?（２．２）??ａｘ??经求解得：??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]SolidWorks二次开发应用方法探究[J]. 李志雄,王宗彦,侯骅玲,张伟. 机械制造与自动化. 2018(04)
[2]整体硬质合金螺旋立铣刀磨槽工艺优化[J]. 黎文娟,倪高明,王强,蒋双双,刘鹏程. 工具技术. 2018(07)
[3]基于OpenGL的立铣刀螺旋槽参数化建模系统研究[J]. 娄志超,赵先锋,史红艳,姜雪婷. 组合机床与自动化加工技术. 2018(04)
[4]基于Solid Works球头立铣刀的三维建模技术[J]. 蓝华,蒋道顺. 机械工程师. 2016(11)
[5]基于VERICUT的四圆弧齿轮成形磨削加工仿真[J]. 任重义,赵艺,段建中. 机械传动. 2016(10)
[6]锥度球头立铣刀磨削加工数学模型研究[J]. 夏文胜,赵先锋,高飞,周兆锋. 组合机床与自动化加工技术. 2016(01)
[7]整体立铣刀参数化建模分析与研究[J]. 刘建宁,李占锋,李大鹏. 现代制造工程. 2015(01)
[8]国内外数控工具磨削软件的发展状况[J]. 张洪军,李建广,张天微. 制造技术与机床. 2013(08)
[9]整体式立铣刀参数化设计研究进展与发展趋势[J]. 孙杰,李国超. 航空制造技术. 2013(14)
[10]整体球头铣刀参数化设计技术[J]. 张辉,刘献礼,丁云鹏,安硕,程耀楠. 工具技术. 2013(02)
博士论文
[1]机床运动链及其零件的结构设计方法研究[D]. 申会鹏.大连理工大学 2017
硕士论文
[1]基于OpenGL的立铣刀参数化建模及磨削仿真系统研究[D]. 娄志超.贵州大学 2018
[2]基于反馈机制的建筑信息模型技术应用研究[D]. 舒新.西南交通大学 2018
[3]五轴数控磨床及铣床通用后置处理系统研制[D]. 李乐.西南交通大学 2018
[4]立铣刀螺旋槽磨削力变化及其影响分析研究[D]. 孙倩楠.贵州大学 2017
[5]球头立铣刀数控磨削加工技术研究[D]. 牛灿.哈尔滨工业大学 2016
[6]整体立铣刀的磨削轨迹建模及其编程研究[D]. 孙长富.哈尔滨工业大学 2013
[7]整体硬质合金立铣刀参数化设计及优化[D]. 裴志强.山东大学 2012
[8]立铣刀三维参数化设计系统研发[D]. 米蓉.西南交通大学 2011
[9]整体硬质合金立铣刀CAD技术研究[D]. 张晓东.山东大学 2011
[10]整体硬质合金刀具参数化建模技术与方法的研究[D]. 王春雷.西华大学 2009
本文编号：3316958
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１整体硬质合金立铣刀特征??Ｆｉｇ．?２．?１?Ｆｅａｔｕｒｅｓ?ｏｆ?Ｓｏｌｉｄ?Ｃａｒｂｉｄｅ?Ｅｎｄ?Ｍｉｌｌ??周刃特征是砂轮做空间螺旋运动形成的，其形状和空间几何关系比较复杂
有１Ａ１。碗型砂轮常用于刀具端齿、??周齿后刀面的加工，常用型号有１丨Ｖ９。碟形砂轮用于刀具端齿、球头的前刀面及截短齿??的加工，常用的型号有１２Ｖ９。整体硬质合金立铣刀的加工工序：开槽一磨削周刃后刀??面一端刃容屑槽磨削一端刃后刀面磨削。根据立铣刀的加工工序和各个型号标准砂轮的??特点，本文选择１Ａ１平行砂轮来进行螺旋槽的加工，选择１１Ｖ９碗型砂轮对周刃和端刃??后刀面进行加工，选择１４Ａ１平行砂轮来进行容屑槽的加工。在五轴工具磨床上砂轮通??常是成组的安装在砂轮轴上，其安装位置如图２．２所示。??ｉｌｉ??图２．?２砂轮在轴上的安装??Ｆｉｇ．?２．?２?Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｇｒｉｎｄｉｎｇ?Ｗｈｅｅｌ?ｏｎ?Ｓｈａｆｔ??２．４整体硬质合金立铣刀的周刃特征建模??２．?４．?１螺旋槽建模??对于立铣刀而言，螺旋槽的形状结构对其切削性能有重要影响，因此螺旋槽特征建??模对整个刀具来说至关重要。在实际加工过程中硬质合金立铣刀螺旋槽特征是砂轮相对??于棒料做空间螺旋运动形成的［６１］。在传统的磨削过程是采用单一的砂轮参数进行加工。??随着加工技术的不断发展，五轴工具磨床的出现为硬质合金立铣刀加工提供了更加高效??８??
刃线变化，所以本文选择建立自然轴坐标系。通过刃线方程可求得立铣刀刃线上任意一??点的坐标系。为保证螺旋槽特征的参数，自然轴坐标系的原点应在刀具的刃线上。因为??立铣刀为回转体刀具，所以刀具刃线在工件坐标系０－ＡＴＺ中可用公式（２．丨）表示：??■?ｘ??Ｓｗ＝?Ｒ（ｘ）ｃｏｓ０?（２．１）??Ｒ｛ｘ）?ｓｉｎ?０．??其中ｘ表示刃线上的点工件坐标系中Ｘ轴的坐标，／？（ｘ）为刃线关于ｘ的函数，０表示刃线??上的点现对于Ｆ轴的转角。??Ｙ??￣???Ｎ－?＇＇了、??图２．３在Ｚ５建立自然轴坐标系??Ｆｉｇ．?２．?３?Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ?ｏｆ?Ｎａｔｕｒａｌ?Ａｘｉｓ?Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?Ｓｙｓｔｅｍ?ａｔ?Ｐ??如图２．３所示，取刃线上的任意一点为尸，设点Ｐ的切矢量７■，主法矢量ＴＶ，副法??矢量召以及任意矢量ｒ分别为：ｒ?＝?：ｒ０ｉ?＋?７ｙ?＋?ｒ２ｆｃ，?ｗ?＝?Ａｙ?＋?／ｖｊ?＋?ｙｖ２ｆｃ，?＋??＋?＋?＋?其中?／、７、＊?为工件坐标中单位向量。（Ｔｏ＾ｉＡ），??（ｍ＞，（‘心馬），（‘ＫＫ）为矢量ｔ、ｙｖ、忍、在工件坐标系／、＿／、ａ上的分??量。??根据点运动的自然轴系描述：密切面为过相邻两点切线的面。法面为过切点且垂直??于切线的面。主法线：法面与密切面的交线。所以切矢量ｒ应为：??ｄＳｗ??Ｔ?＝?—＾?（２．２）??ａｘ??经求解得：??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]SolidWorks二次开发应用方法探究[J]. 李志雄,王宗彦,侯骅玲,张伟. 机械制造与自动化. 2018(04)
[2]整体硬质合金螺旋立铣刀磨槽工艺优化[J]. 黎文娟,倪高明,王强,蒋双双,刘鹏程. 工具技术. 2018(07)
[3]基于OpenGL的立铣刀螺旋槽参数化建模系统研究[J]. 娄志超,赵先锋,史红艳,姜雪婷. 组合机床与自动化加工技术. 2018(04)
[4]基于Solid Works球头立铣刀的三维建模技术[J]. 蓝华,蒋道顺. 机械工程师. 2016(11)
[5]基于VERICUT的四圆弧齿轮成形磨削加工仿真[J]. 任重义,赵艺,段建中. 机械传动. 2016(10)
[6]锥度球头立铣刀磨削加工数学模型研究[J]. 夏文胜,赵先锋,高飞,周兆锋. 组合机床与自动化加工技术. 2016(01)
[7]整体立铣刀参数化建模分析与研究[J]. 刘建宁,李占锋,李大鹏. 现代制造工程. 2015(01)
[8]国内外数控工具磨削软件的发展状况[J]. 张洪军,李建广,张天微. 制造技术与机床. 2013(08)
[9]整体式立铣刀参数化设计研究进展与发展趋势[J]. 孙杰,李国超. 航空制造技术. 2013(14)
[10]整体球头铣刀参数化设计技术[J]. 张辉,刘献礼,丁云鹏,安硕,程耀楠. 工具技术. 2013(02)
博士论文
[1]机床运动链及其零件的结构设计方法研究[D]. 申会鹏.大连理工大学 2017
硕士论文
[1]基于OpenGL的立铣刀参数化建模及磨削仿真系统研究[D]. 娄志超.贵州大学 2018
[2]基于反馈机制的建筑信息模型技术应用研究[D]. 舒新.西南交通大学 2018
[3]五轴数控磨床及铣床通用后置处理系统研制[D]. 李乐.西南交通大学 2018
[4]立铣刀螺旋槽磨削力变化及其影响分析研究[D]. 孙倩楠.贵州大学 2017
[5]球头立铣刀数控磨削加工技术研究[D]. 牛灿.哈尔滨工业大学 2016
[6]整体立铣刀的磨削轨迹建模及其编程研究[D]. 孙长富.哈尔滨工业大学 2013
[7]整体硬质合金立铣刀参数化设计及优化[D]. 裴志强.山东大学 2012
[8]立铣刀三维参数化设计系统研发[D]. 米蓉.西南交通大学 2011
[9]整体硬质合金立铣刀CAD技术研究[D]. 张晓东.山东大学 2011
[10]整体硬质合金刀具参数化建模技术与方法的研究[D]. 王春雷.西华大学 2009
本文编号：3316958
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