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《山东大学》 2007年
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高速整体硬质合金立铣刀结构设计及其性能研究

邵子东  
【摘要】: 高速加工技术正成为切削加工的主流,而高速刀具是实现高速加工的关键技术之一。螺旋立铣刀因其切削性能好,加工表面质量高,在高速加工特别是复杂曲面、自由曲面的高速加工中应用非常广泛,更是高速加工航空铝合金整体结构件不可或缺的工具。但由于螺旋立铣刀结构形状极其复杂,给设计和制造带来困难。 首先,本文在对整体式圆柱立铣刀按头型进行分类的基础上,从几何角度的定义出发,对其几何参数进行数学描述,建立了立铣刀的刃形线和截面线的数学方程式。通过三维CAD软件UG强大的表达式功能以及扫描、布尔运算、特征合成等技巧,在UG环境下实现了整体式圆柱立铣刀通用模型的结构设计。 第二,切削力是切削加工过程中主要的物理现象之一。切削力的变化不仅影响切削热的产生、分布而且影响刀具磨损、使用寿命;切削力还是刀具设计不可缺少的依据。通常预测切削力要根据经验公式,但在高速铣削特别是铝合金材料研究中,没有完善的理论可供借鉴。所以,研究硬质合金立铣刀高速铣削铝合金的铣削力,试验是最可靠的方法。本文采用正交试验方法研究高速铣削过程中多因素对铣削力的影响,推导了四因素、四水平回归正交试验法的数学模型,该模型的建立为相关领域的试验研究工作提供一定支持。 第三,通过试验研究铣刀的应用情况不仅十分困难而且费力费财,在一定程度上可以采用计算机仿真的方法辅助研究。本文在有限元软件ABAQUS环境下对铣刀受力以及动态性能进行模拟,获得铣刀的应力状况以及铣刀加工中的阶次和固有频率。该结果可以为铣刀在实际加工中合理选择切削用量以及为立铣刀结构设计中刀柄长、切削刃、刀背、螺旋角等参数尺寸的确定提供帮助。 第四,高速加工中,切削力、切削热和机床振动等被广泛研究,而切屑研究相对较少。本文针对立铣刀高速铣削的特点,对切屑的成形进行了研究。根据理论分析在UG环境下对切屑进行了绘制,其形状与实际切屑基本吻合,证明了研究方法的可靠性。通过切屑的研究反馈设计过程,对立铣刀的结构设计提供支持。 全文以立铣刀的设计为主线,各个环节包括试验和仿真研究都为设计过程服务,使整个过程如同一个完整的闭环系统。最后通过试验对本论文研究结论进行了验证,从而说明本论文研究的思路、方法是可行的,研究结果也是可靠的。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG714;TG135.5

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵威,何宁,李亮,武凯;航空薄壁件圆角的铣削加工试验研究[J];工具技术;2005年03期
2 陈勇,刘雄伟;立铣铣削加工参数和铣刀几何参数的计算机辅助设计[J];工具技术;2003年11期
3 孙江宏,姚文席,吴平良;基于UG的斜齿轮三维参数化设计方法——扫描成型法[J];工具技术;2003年02期
4 陈海雷,蒋先刚,涂晓斌;切屑生成、卷曲和折断的理论研究[J];华东交通大学学报;2002年02期
5 高霁,安立宝,张桂木,杨玉海;关于切削力试验优化设计的研究[J];沈阳航空工业学院学报;1995年03期
6 李宏德,洪军;立铣刀3D实体模型的构建[J];河南机电高等专科学校学报;2004年01期
7 于凤云,马光锋,张经充;高强度钢钻削加工切削力经验公式的建立[J];煤矿机械;2000年11期
8 李振加,郑敏利,韦银利,刘二亮,融亦鸣;切屑空间运动轨迹及其约束方程的研究[J];机械工程学报;2001年12期
9 李振加,曲贵民,董丽华,严复钢,徐亦红,刘宇锋,融亦鸣;横向卷曲短螺卷屑折断数学模型与折断判据[J];机械工程学报;1996年06期
10 李振加,徐亦红,严复钢,郑敏利,曲贵民,刘宇锋,融亦鸣;横向卷曲C形屑折断数学模型及试验研究[J];机械工程学报;1997年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 付敏;高速铣削铝合金加工技术的研究[D];哈尔滨理工大学;2004年
2 石岚;高速铣削立铣刀的有限元分析[D];广东工业大学;2005年
【共引文献】
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1 裴葆青,罗学科,陈五一,黄波;并联磨床加工螺旋槽的磨削参数设计[J];北京航空航天大学学报;2005年01期
2 朱有为;高速切削技术的应用分析[J];长沙大学学报;2003年04期
3 吴自浩;高速铣削铝合金刀具选型及模糊综合评判[J];电子机械工程;2005年02期
4 闭磊,杨屹,罗蓬;虚拟制造技术在切削加工中的应用[J];工具技术;2005年02期
5 陈勇,刘雄伟,俞铁岳,骆灿彬;基于VSSPMP的非线性立铣加工过程振动控制研究[J];工具技术;2005年05期
6 付敏,郑敏利,姜彬;球头铣刀加工倾角对切削力的影响[J];工具技术;2005年06期
7 段虹,何永利,王仲民;模具钢高速切削表面粗糙度的试验研究[J];工具技术;2005年11期
8 吴占阳;侯忠滨;谌祖辉;;UG环境下复杂刀具三维参数化建模研究[J];工具技术;2006年02期
9 郜业猛,杨正新,于世江,张翊诚;直线电机在数控机床进给系统中应用现状与趋势[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2002年05期
10 林胜;铝合金高速切削技术[J];航空制造技术;2004年06期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 林胜;;高生产率加工技术研究与实践[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年
2 林胜;;高生产率加工技术研究与实践[A];《制造业自动化与网络化制造》学术交流会论文集[C];2004年
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1 周忆;超高速铣削加工技术研究[D];重庆大学;2004年
2 高长银;压电石英晶片扭转效应研究及新型扭矩传感器的研制[D];大连理工大学;2004年
3 苗恩铭;精密零件热膨胀及材料精确热膨胀系数研究[D];合肥工业大学;2004年
4 董辉跃;航空整体结构件加工过程的数值仿真[D];浙江大学;2004年
5 黄志刚;航空整体结构件铣削加工变形的有限元模拟理论及方法研究[D];浙江大学;2003年
6 孙杰;航空整体结构件数控加工变形校正理论和方法研究[D];浙江大学;2003年
7 沙智华;基于拟实体数控车削加工仿真研究[D];大连交通大学;2005年
8 张鹏;一种基于液面的产品截面轮廓逆向工程系统的研究[D];重庆大学;2005年
9 万熠;高速铣削航空铝合金刀具失效机理及刀具寿命研究[D];山东大学;2006年
10 成群林;航空整体结构件切削加工过程的数值模拟与实验研究[D];浙江大学;2006年
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1 张燕敏;淬火钢高速车削过程动态特性及加工参数研究[D];北方工业大学;2006年
2 程志刚;高速铣削型腔拐角工艺研究[D];广东工业大学;2006年
3 张华伟;小直径铣刀高速铣削淬硬钢过程动力学仿真与有限元分析[D];广西大学;2005年
4 胡周玲;薄壁石墨电极高速铣削工艺参数优化试验研究[D];广东工业大学;2005年
5 王巧生;高速铣削切削力变化及刀具轨迹优化研究[D];广东工业大学;2005年
6 王继梅;不锈钢1Cr18Ni9Ti的高速车削技术试验研究[D];山东大学;2005年
7 李亮;薄壁零件的加工振动分析与加工工艺研究[D];南京航空航天大学;2005年
8 徐哲;数控车削加工切屑控制仿真研究[D];大连铁道学院;2003年
9 吴丽君;切屑形成和折断的仿真与虚拟现实[D];哈尔滨理工大学;2003年
10 刘二亮;三维复杂槽型车刀片测量方法及切屑折断机理的研究[D];哈尔滨理工大学;2003年
【同被引文献】
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1 赵威,何宁,李亮,武凯;薄壁结构的高效铣削加工[J];航空精密制造技术;2002年06期
2 王秋成,柯映林;航空高强度铝合金残余应力的抑制与消除[J];航空材料学报;2002年03期
3 郭魂;左敦稳;王树宏;王焱;王珉;;拉伸装夹对航空框类零件加工变形影响的有限元分析[J];南京航空航天大学学报;2005年S1期
4 董辉跃,柯映林;铣削加工中薄壁件装夹方案优选的有限元模拟[J];浙江大学学报(工学版);2004年01期
5 王立涛,柯映林,黄志刚;航空铝合金7050-T7451铣削力模型的实验研究[J];中国机械工程;2003年19期
6 武凯,何宁,廖文和,赵威;薄壁腹板加工变形规律及其变形控制方案的研究[J];中国机械工程;2004年08期
7 康小明,孙杰,苏财茂,柯映林;飞机整体结构件加工变形的产生和对策[J];中国机械工程;2004年13期
8 龙震海,王西彬,刘志兵;(Ti,Al)N涂层硬质合金刀具高速铣削30CrNi4MoV钢时的磨损机理[J];北京理工大学学报;2004年11期
9 周忆,梁锡昌;超高速铣削刀具的磨损机理[J];重庆大学学报(自然科学版);2003年09期
10 胡映宁;王成勇;张华伟;刘会宁;;小直径铣刀铣削淬硬钢切入过程的动力学仿真研究[J];机械强度;2005年06期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 黄志刚;航空整体结构件铣削加工变形的有限元模拟理论及方法研究[D];浙江大学;2003年
2 郭魂;航空多框整体结构件铣削变形机理与预测分析研究[D];南京航空航天大学;2005年
3 毕运波;铣削加工过程物理仿真及其在航空整体结构件加工变形预测中的应用研究[D];浙江大学;2007年
4 万熠;高速铣削航空铝合金刀具失效机理及刀具寿命研究[D];山东大学;2006年
5 范树迁;反求工程中自由形状模型的美化技术[D];浙江大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴学奇;小直径铣刀高速铣削淬硬钢机理及工艺研究[D];广西大学;2004年
2 张华伟;小直径铣刀高速铣削淬硬钢过程动力学仿真与有限元分析[D];广西大学;2005年
3 王雅;HSM铣刀优化分析及系统研究[D];安徽理工大学;2005年
4 童利东;微径铣刀的力学特性及磨损机理研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
5 刘浩;NURBS曲面间的最短距离[D];南京航空航天大学;2002年
6 李昆;汽车后视镜的理论建模与应用技术研究[D];武汉理工大学;2005年
7 吴克忠;可转位刀片三维断屑槽的研究及设计[D];华中科技大学;2005年
8 吴占阳;智能化专业刀具CAD系统研究与开发[D];西北工业大学;2006年
9 陈逢军;基于五轴数控磨床加工的球头立铣刀数学模型及仿真研究[D];湖南大学;2006年
10 刘立明;基于规则和实例推理的智能化刀具CAD系统研究[D];西北工业大学;2007年
【二级参考文献】
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1 刘佳,卢晓煜;计算机辅助加工工件变形分析方法[J];北京理工大学学报;2002年06期
2 艾兴;;切削刀具材料的未来[J];材料科学与工程学报;1989年03期
3 刘战强,艾兴;高速切削刀具的发展现状[J];工具技术;2001年03期
4 武凯,何宁,姜澄宇,张平,龚会民,陈雪梅;APDL在立铣受力变形分析中的应用[J];机械科学与技术;2002年06期
5 肖曙红,张伯霖,李志英;高速机床主轴/刀具联结的设计[J];机械工艺师;2000年03期
6 雷源忠,黎明,王雪;机械工程科学前沿和优先领域的初步构想[J];中国机械工程;2000年Z1期
7 张伯霖,谢影明,肖曙红;超高速切削的原理与应用[J];中国机械工程;1995年01期
8 于凤云,马光锋,孙明;EH360高强度钢的钻削加工性[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2000年06期
9 李锡文,张洁,杜润生,杨叔子;小直径立铣刀后刀面磨损带的研究[J];工具技术;2000年06期
10 肖金陵,周云飞,李作清,周艳红;球头立铣刀的数控刃磨加工[J];工具技术;1995年06期
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1 ;PTC:帮企业充分利用高速加工技术[J];中国机电工业;2008年04期
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4 姜金三;;超高速加工在航空制造中的应用[A];探索创新交流--中国航空学会青年科技论坛文集[C];2004年
5 王成勇;秦哲;李文红;陈春林;;石墨电极的高速加工[A];2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
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8 秦哲;王成勇;周莉;胡映宁;林一松;;模具制造中的高速铣削技术[A];全国生产工程第九届年会暨第四届青年科技工作者学术会议论文集(二)[C];2004年
9 黎海文;白越;贾宏光;于震雷;吴一辉;宣明;;基于无轴承永磁同步电机的高速机床主轴单元的设计[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年
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3 李树贵;依靠自主创新提升我国数控机床产业发展水平[N];经济日报;2007年
4 ;航空报国凌云志 岗位成才创佳绩[N];中国航空报;2005年
5 高飞;自主开发实力增强[N];科技日报;2006年
6 张小洪 陈丽;追梦的足迹[N];中国航空报;2005年
7 ;第十届中国国际机床展览会在京举行[N];人民日报;2007年
8 杨萍;科技创新结硕果[N];中国航空报;2008年
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7 顾红欣;高速铣削过程铣削力建模与仿真及实验研究[D];天津大学;2007年
8 黄旭;AHO工具系统应用基础的研究[D];江苏大学;2009年
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