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加工螺旋槽用可转位盘铣刀设计研究

樊开富  
【摘要】: 螺旋曲面面在工程上有着广泛的应用背景,如阿基米德螺旋面、渐开线螺旋面常用作蜗杆廓面和斜齿轮,螺杆压缩机型芯转子的廓面、钻头与铣刀的容屑槽也为螺旋面。目前,对于螺旋面的粗加工大多采用指状铣刀,采用此种铣刀加工生产效率低,刀具消耗量大,成本高。随着螺旋曲面作为工作机理的机构越来越多,以指状铣刀作为其加工刀具越来越不适应实际的加工要求。采用可转位成形盘铣刀粗铣加工螺旋曲面不但大大提高了加工生产效率,而且加工精度也能满足实际工程要求,是当前螺旋曲面加工及刀具行业发展的一个研究方向。 本文在深入研究成形法加工螺旋曲面的铣削理论的基础上,建立工件和刀具之间的接触条件,基于工件端截形为离散点数据的一般情况,应用累加弦长三次参数样条法,计算了工件端截形各离散点处的倾斜角,采用弧微分法建立了铣刀廓形的数学模型。根据给出的圆弧型工件端截形和渐开线型工件端截形数据,使用Matlab软件对整个廓形求解过程进行了程序化。针对不同的铣刀廓形,采用可转位硬质合金刀片分段线性拟合铣刀的理论廓形,使之适应可转位硬质合金刀具的设计要求,对拟合精度进行了分析,得到了满足粗加工误差要求的刀片基点坐标。在此基础之上,根据刀体、刀片及刀片槽之间的空间位置及切削角度关系,以及刀片、刀片槽及容屑槽的圆周排布:确定了刀片槽在刀体坐标系上的空间位置。最后根据结构设计数据,借助UG软件实现了刀体的三维建模,通过铣刀的装配模型,检验了铣刀各零件的设计合理性和干涉情况。


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