淬硬钢加工用新型环形铣刀设计制备技术研究

发布时间：2017-10-29 18:28

  本文关键词：淬硬钢加工用新型环形铣刀设计制备技术研究

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【摘要】：环形铣刀具有提高切削速度、改善加工区域条件的优势，已受到了科研机构和制造企业的广泛关注。然而，由于轿车覆盖件模具淬火后硬度可达到HRC50-65，属于典型难加工材料，切削程中强热力耦合作用引起的环形铣刀变形、振动、磨损、破损，易导致尺寸误差和加工表面质量等指标难以保证，如何提升环铣刀切削性能已成为了高品质模具加工技术推广应用的关键所在。针对淬硬钢模具加工效率低、表面质量难以得到保证的问题，本文将开展双圆弧大进给环形铣刀的设计和制备方法研究。 通过双圆弧大进给环形铣刀的切削刃结构与球头铣刀、环形铣刀的切削刃结构的对比分析，获得切削刃对切屑厚度、切削进给量、有效切削刃接触长度的影响规律。在此基础上，建立双圆弧大进给环形铣刀圆角回转面方程、螺旋刃方程、刀槽曲线的数学模型，为磨削轨迹构建提供了基础研究。 运用微分几何学理论和仿真预测分析方法，在铣刀的设计参数的基础上，建立双圆弧大进给环形铣刀切削刃前刀面的的磨削轨迹方程。根据砂轮磨削几何关系、走刀方式等条件，应用磨削仿真平台确定磨削工步及砂轮种类的选择，，完成铣刀的切削刃前刀面、后刀面等磨削工艺仿真，实现双圆弧大进给环形铣刀磨削过程的优化。 针对磨削非标准铣刀时难以保证切削刃光滑过渡连接的问题和后刀面磨削精度欠佳的问题，对高速磨削时离心力引起的砂轮变形量进行分析，研究砂轮磨削变形量对铣刀磨削精度的影响规律，提出砂轮磨削补偿方法并应用到双圆弧大进给环形铣刀制备加工中，解决刃形难以光滑连接等磨削精度难以保证的问题。 采用单因素铣削实验，对双圆弧大进给环形铣刀铣削淬硬钢模具时的切削性能进行评价，基于切削力和加工件表面质量等性能指标评定，表明双圆弧大进给环形铣刀具有在保证切削效率的前提下能够提高被加工件件表面质量的优势。
【关键词】：环形铣刀 磨削仿真 刀具制备 精度检测
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG714
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题来源及其研究背景和意义10-12
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 课题研究背景和意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 整体式环形铣刀刃形设计的研究现状12-13
• 1.2.2 整体式环形铣刀结构设计的研究现状13-15
• 1.2.3 整体式环形铣刀磨制方法研究现状15-16
• 1.3 本文主要研究内容及方案16-19
• 第2章 双圆弧大进给环形铣刀的铣削原理及数学模型建立19-29
• 2.1 双圆弧大进给环形铣刀的铣削原理及切削力分析19-22
• 2.1.1 双圆弧大进给环形铣刀的铣削原理分析19-21
• 2.1.2 双圆弧大进给环形铣刀的切削力分析21-22
• 2.2 双圆弧大进给环形铣刀切削刃数学模型的建立22-25
• 2.2.1 主圆弧切削刃半径计算模型22-24
• 2.2.2 切削刃数学模型的建立24-25
• 2.3 双圆弧大进给环形铣刀有限元分析25-28
• 2.3.1 基于 ANSYS 软件铣刀模态分析25-27
• 2.3.2 基于 ANSYS 软件铣刀静力学分析27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 双圆弧大进给环形铣刀磨削轨迹建立及制备仿真29-37
• 3.1 基于 saacke 五轴 CNC 磨床的加工系统建立29-30
• 3.2 基于法剖面坐标系双圆弧大进给环形铣刀磨削轨迹建立30-32
• 3.2.1 复杂形状刀具的几何角度表示30-31
• 3.2.2 基于坐标系转换原理的磨削轨迹建立31-32
• 3.3 双圆弧大进给环形铣刀磨削工艺仿真32-36
• 3.3.1 铣刀螺旋槽磨削过程仿真32-34
• 3.3.2 铣刀后刀面磨削过程仿真34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 双圆弧大进给环形铣刀磨制与检测技术研究37-48
• 4.1 磨削线速度对碗砂轮磨削变形影响37-39
• 4.2 双圆弧大进给环形铣刀磨削制备39-45
• 4.2.1 实验目的及方案39-40
• 4.2.3 基于砂轮变形补偿方法的双圆弧大进给环形铣刀磨制40-45
• 4.3 双圆弧大进给环形铣刀磨削精度检测45-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第5章 双圆弧大进给环形铣刀铣削淬硬钢实验48-58
• 5.1 实验方案设计48-50
• 5.2 铣削 Cr12MoV 时切削力分析50-52
• 5.3 被加工件 Cr12MoV 表面粗糙度分析52-57
• 5.3.1 铣刀磨损分析52-54
• 5.3.2 被加工件三维形貌检测结果与分析54-55
• 5.3.3 被加工件表面粗糙度检测结果与分析55-57
• 5.4 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-62
• 学术成果62-63
• 致谢63

【参考文献】

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本文编号：1114181