三维复杂槽型铣刀片温度场分析及槽型重构技术研究

【摘要】： 可转位三维复杂槽型铣刀片的铣削机理和CAD/CAM技术是复杂槽型铣刀片的研究重点。本文对复杂槽型铣刀片非稳态温度场和槽型的重构技术进行了研究。 首先，利用ANSYS的内部开发语言APDL和UIDL建立了三维复杂槽型铣刀片的参数化模型，为有限元分析提供了实体模型。 其次，对该铣刀片的实体模型进行有限元网格划分，确定边界条件，进行非稳态温度场分析，并对铣削全过程进行动态仿真。得到铣刀片切削过程不同时刻的温度分布规律，为探讨刀具破损的原因和槽型重构提供了理论依据。 在以上基础上，分析了复杂槽型铣刀片铣削45钢时，切削参数和刀具几何参数对温度场的影响规律。并以切削温度作为优化目标，同时考虑生产率和刀具的寿命，在给定的参数范围内，对刀具的几何参数进行相对优化。 提出了铣刀片三维复杂槽型的重构方法。把铣刀片前刀面上的三维槽型曲面沿着横剖面分成若干条槽型截面线，由建立的温度场评价准则，优化槽型截面线上关键点的坐标值，用MATLAB语言对散乱数据点进行曲线拟合，然后由这些槽型截面线重构铣刀片前面的槽型曲面，同时考虑曲线、曲面光顺性，从而得到铣刀片的新槽型。对新槽型铣刀片进行有限元分析，证明其性能的优越性，为复杂槽型铣刀片的设计提供了新方法。 以上研究为三维复杂槽型铣刀片温度场的研究和槽型的开发提供了理论依据。