收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

回转摆线铣刀和锥形圆弧侧刃铣刀设计及其切削性能研究

王广越  
【摘要】:钛合金航空结构件是飞行器的重要零部件之一,在其切削加工过程中,曲面精加工比重大,要求效率高。一方面,钛合金属于典型难加工材料,另一方面,目前在型面精加工过程中被广泛使用的球头铣刀虽有较强的通用性,但受限于其几何形状,对特定型面的加工无法达到最优效果。因此,在钛合金航空结构件加工过程中普遍存在着刀具磨损严重、加工效率低、表面质量难以保障等问题,严重制约着此类工件的加工品质与效率。针对这一问题,本文分别使用图形法与解析法开展了回转摆线铣刀和锥形圆弧侧刃铣刀设计与磨制研究,通过铣削试验,采用对比的方法分别开展了回转摆线铣刀与球头铣刀以及锥形圆弧侧刃铣刀在有、无超声振动辅助条件下铣削钛合金的铣削力、刀具磨损、表面质量等方面的研究。研究内容包括以下几个方面:首先,针对钛合金航空结构件中小曲率平坦面的加工工况,本文为提升刀具端齿切削性能,结合摆线轮廓与曲面啮合的几何特性,设计了回转摆线铣刀。使用图形法建立了其轮廓面、切削刃线及端齿前、后刀面的数学模型。实现了刀具几何形状的可视化仿真。开展了回转摆线铣刀的磨削建模研究,推导了其刀具刃口曲线及端齿前、后刀面的磨削轨迹方程。其次,针对钛合金航空结构件中小曲率陡峭面的加工工况,本文为提高加工效率,将刀体半径与主切削区半径解除关联,设计了锥形圆弧侧刃铣刀。使用解析法建立了锥形圆弧侧刃铣刀轮廓面、切削刃线及刀具前、后刀面的数学模型。利用回转角增量与刃线导程增量之间的线性关系,推导了锥形圆弧侧刃铣刀刀具关键结构的五轴磨削轨迹方程。然后,开展了回转摆线铣刀和球头铣刀加工钛合金对比试验研究。回转摆线铣刀磨损区域较球头铣刀细且长,并未出现球头铣刀“勺形”磨损集中区域,可明显降低各向力及轴切向力比,切削过程较为平稳,随切削距离的增加,其各向切削力增幅较为缓慢,并可获得相对较好的表面质量,表现出了优异的切削性能。使用截面线刀具轨迹规划方法推导了回转摆线铣刀数控加工曲面的刀具路径生成算法。最后,开展了锥形圆弧侧刃铣刀施加轴向超声振动时的刀-工运动关系研究,锥形圆弧侧刃铣刀的结构特点决定了其在振动切削过程中,不仅产生断续切削现象,而且可使切削层厚度产生变化。开展了锥形圆弧侧刃铣刀在有、无超声振动辅助条件下加工钛合金对比试验研究,因应力波造成的材料微观损伤、断续切削现象的产生及切削层厚度的变化,超声振动可以明显降低切削力,提高刀具寿命,切屑较易分化与脱离,塑性变形程度也有明显减轻。本文构建了小曲率平坦面和陡峭面实例工件,分别使用回转摆线铣刀与锥形圆弧侧刃铣刀进行了对应工况的切削实验。验证了在加工倾角小于30度的工况,回转摆线铣刀与球头铣刀相比,具有优异的端齿切削性能,刀具寿命与工件表面质量都有明显提高。而锥形圆弧侧刃铣刀则凭借其明显较大的工作半径,在加工小曲率陡峭面时可大幅提高加工效率。因此,选用上述两种新型曲面加工刀具进行钛合金航空结构件的曲面精加工可有效提升加工品质与效率。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 陈薇,房玉杰;铣刀振动对切削用量的影响[J];机械工程师;1998年04期
2 侯谊;马华;马黔;莫贵疆;谢福兵;;几款加工高温合金材料用硬质合金铣刀的设计思路[J];现代制造技术与装备;2019年12期
3 高鹏;梁志强;王西彬;李世迪;周天丰;;骨组织微创切削微细铣刀设计制备及铣削实验研究[J];兵工学报;2020年01期
4 沈志煌;姚斌;张凌;张祥雷;赖俊义;;铣刀螺旋角的形成及对切削性能的影响[J];机械设计;2014年02期
5 肖伟平;;波刃铣刀的设计与仿形制造[J];工具技术;2008年09期
6 马忠宝;唐军;江磊;马术文;;木工成型铣刀后刀面磨削轨迹算法研究[J];工具技术;2021年01期
7 周永情;周晓昱;;基于计算法的螺杆泵螺杆成型铣刀的设计方法[J];工具技术;2020年09期
8 徐秋敏;万荣知;;基于DriveWorksXpress的平底铣刀的参数化[J];计量与测试技术;2017年03期
9 杨正杰;张勇斌;徐凌羿;王英英;;整体式硬质合金微铣刀的几何结构优化与在位放电制备[J];电加工与模具;2017年S1期
10 杨正杰;张勇斌;徐凌羿;;微铣刀制备技术与实验研究[J];电加工与模具;2016年03期
11 韦杰;王文韬;王凤晨;卢晓红;;基于ANSYS的不同悬伸量微型铣刀有限元模态分析[J];组合机床与自动化加工技术;2013年12期
12 曹自洋;何宁;李亮;;微铣刀几何结构优化设计研究[J];工具技术;2010年11期
13 徐国民;;铲齿成型铣刀的设计原理与制造[J];农业装备技术;2009年01期
14 ;V490多用途铣刀[J];工具技术;2009年07期
15 王素霞;;选用木工铣刀技巧[J];木工机床;2009年04期
16 宁世有,程耀楠,王志刚,李振加,刘银峰;硬质合金御角铣刀的设计与优化[J];机械工程师;2005年03期
17 安学玲;棒铣刀改制T形槽铣刀[J];机械工人.冷加工;2005年05期
18 鲍青山,汪云涛,陈维方,唐余勇;带角圆的圆锥形回转铣刀上的新型刃口[J];黑龙江大学自然科学学报;2003年01期
19 唐余勇,鲍青山,汪云涛;带角圆的凸弧回转铣刀上新型刃口设计[J];黑龙江大学自然科学学报;2003年02期
中国重要会议论文全文数据库 前15条
1 杨正杰;张勇斌;徐凌羿;;微铣刀制备技术与实验研究[A];第16届全国特种加工学术会议论文集(上)[C];2015年
2 孟令联;廉魁;;指榫铣刀的使用方法[A];当代林木机械博览(2004)[C];2005年
3 李传信;孟样文;孟庆午;;整体式铣刀与装配式铣刀的对比[A];当代林木机械博览(2005)[C];2006年
4 汪草原;;自创的“瘘管铣刀”及“铣瘘术”应用与发明过程[A];中医肛肠理论与实践——中华中医药学会肛肠分会成立三十周年纪念大会暨二零一零年中医肛肠学术交流大会论文汇编[C];2010年
5 杨正杰;张勇斌;徐凌羿;王英英;;整体式硬质合金微铣刀的几何结构优化与在位放电制备[A];2016年全国电火花成形加工技术研讨会交流文集[C];2016年
6 韩志勇;李剑;刘志鹏;;机械加工刀具潜能开发与创新应用[A];第十五届沈阳科学学术年会论文集(理工农医)[C];2018年
7 蔡俞;;W6Mo5Cr4V2角铣刀热处理开裂原因分析及工艺改进[A];第十五届华东地区热处理年会暨华东地区热处理年会三十周年纪念活动论文摘要集[C];2006年
8 郭柏军;;铣刀的改进[A];四川省电子学会生产技术专委会先进制造技术成果交流会论文集[C];2005年
9 黄浩;;螺杆可转位成形铣刀CAD[A];2009中国汽车工程学会年会论文集[C];2009年
10 李炳辉;;摆线泵的设计[A];探索 创新 交流——第五届中国航空学会青年科技论坛文集(第5集)[C];2012年
11 许立新;;摆线针轮传动多体多点啮合接触动力学分析?[A];第九届全国多体系统动力学暨第四届全国航天动力学与控制学术会议论文摘要集[C];2015年
12 周建军;张俊芳;;机器人新型摆线传动技术综述[A];面向21世纪的生产工程——2001年“面向21世纪的生产工程”学术会议暨企业生产工程与产品创新专题研讨会论文集[C];2001年
13 刘颖;叶金文;;过渡金属的碳氮化固溶体及其硬质材料研究进展[A];第二届海峡两岸功能材料科技与产业峰会(2015)摘要集[C];2015年
14 陆荣;陆达;;摩擦换向抽油机中摆线针轮传动的可靠性优化设计[A];2011年全国机械行业可靠性技术学术交流会暨第四届可靠性工程分会第三次全体委员大会论文集[C];2011年
15 袁子荣;吴张永;顾毅;王强;刘海昌;;铜电解阳极加工铣耳刀具的设计与试验研究[A];2002年十一省、区、市机械工程学术年会暨云南省机械工程学会第六届学术年会论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前18条
1 王广越;回转摆线铣刀和锥形圆弧侧刃铣刀设计及其切削性能研究[D];哈尔滨理工大学;2020年
2 范梦超;非圆球头整体铣刀刃形设计制造及其刀具路径生成算法[D];哈尔滨理工大学;2016年
3 袁平;采用多刃铣刀的航空铝合金高速加工过程的数值模拟与实验研究[D];浙江大学;2008年
4 程晓;天然金刚石刀具机械研磨机理与微铣刀制造关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2020年
5 刘志军;热管铣刀设计制备及其散热性能分析[D];华南理工大学;2013年
6 战忠波;PCD微细铣刀的设计与制造基础研究[D];南京航空航天大学;2015年
7 靳刚;变齿距/变螺旋铣刀切削稳定性理论与实验研究[D];天津大学;2013年
8 王斌;盘形铣刀数控加工等基圆锥齿轮关键技术研究[D];西北工业大学;2014年
9 苏翔;复杂型线铣刀数字化设计及铣削力预测研究[D];山东大学;2016年
10 王建军;汽轮机叶片圆环形盘铣刀包络加工理论研究[D];沈阳工业大学;2015年
11 卞荣;金刚石微铣刀精密铣削氧化锆陶瓷基础研究[D];南京航空航天大学;2014年
12 孙章栋;摆线针轮传动弹性流体动力润滑特性研究[D];重庆大学;2016年
13 丁云鹏;面向汽车覆盖件模具铣削工艺过程优化研究[D];哈尔滨理工大学;2016年
14 刘颖超;数据驱动的轮槽铣刀剩余寿命自适应预测方法研究[D];上海交通大学;2019年
15 宋清华;高速铣削稳定性及加工精度研究[D];山东大学;2009年
16 李轩;有侧隙啮合摆线针轮行星传动接触特性分析及实验研究[D];重庆大学;2017年
17 宋原;纯滚动类摆线针轮传动啮合原理研究[D];北京邮电大学;2014年
18 宋刚;连续墙铣槽机铣轮优化设计试验研究[D];中国地质大学(北京);2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 徐兴亮;高能效铣刀损伤形成与演变特性及其跨尺度设计方法[D];哈尔滨理工大学;2020年
2 王强;高进给铣刀刀齿后刀面摩擦副演变特性与磨损差异性控制方法[D];哈尔滨理工大学;2020年
3 张冬颖;采油螺杆泵螺杆加工用成型铣刀的设计与研究[D];北京工业大学;2013年
4 罗孝飞;铣坡机铣刀机构的动力学仿真及有限元分析[D];河北工业大学;2014年
5 李海斌;不等距铣刀刀齿分布优化与试验研究[D];南京航空航天大学;2011年
6 徐开涛;金属陶瓷微细铣刀的制造及其切削性能研究[D];山东大学;2016年
7 朱翔;基于多种机器学习算法的铣刀磨损故障监测[D];安徽大学;2020年
8 邓杰勇;基于跨尺度分析的铣刀磨损模型研究[D];天津理工大学;2017年
9 王昌红;淬硬钢加工用新型环形铣刀设计制备技术研究[D];哈尔滨理工大学;2015年
10 高明明;螺旋曲面盘铣刀铣削加工过程分析[D];沈阳工业大学;2014年
11 邵军杰;钛合金专用铣刀参数化设计及其试验研究[D];上海交通大学;2009年
12 刘冬伟;基于多传感器融合的铣刀破损监测方法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
13 李录彬;整体硬质合金环形铣刀建模及磨削轨迹研究[D];哈尔滨理工大学;2015年
14 王振刚;圣诞树铣刀的三坐标测量原理与测量软件开发[D];北京工业大学;2011年
15 鲍旭;强化地板精修铣刀的设计与研究[D];南京林业大学;2019年
16 翟少朋;圆弧成型铣刀与空心钻磨削成型技术研究[D];湖南大学;2016年
17 张学桐;大进给铣刀密切加工船用螺旋桨的原理与方法[D];大连理工大学;2012年
18 樊开富;加工螺旋槽用可转位盘铣刀设计研究[D];大连理工大学;2009年
19 曾宝平;小直径铣刀高速加工淬硬钢研究[D];广西大学;2003年
20 王风;铣刀偏心与磨损在线监测系统开发[D];广东海洋大学;2014年
中国重要报纸全文数据库 前12条
1 本报记者 华凌;为高铁钢轨“整容”,国产铣刀难堪重任[N];科技日报;2018年
2 陈济桁;新一代混合金属复合材料四盘铣刀可减少78%的加工时间[N];中国航空报;2021年
3 吕焕刚;涓涓细流汇成河[N];中国建材报;2000年
4 周梦;追求卓越 创造名优[N];中国信息报;2006年
5 孙海涛;一“进”一“出”灵活采购[N];中国石化报;2007年
6 本报记者 严曼青;完备的研发体制造就出的山高品质[N];机电商报;2007年
7 本报记者 潘青山;矢志技能天地宽[N];中国汽车报;2005年
8 吴宏伟;干活是一种乐趣[N];中国航空报;2005年
9 本报记者 杨红英;山高推出新一代小魔王铣刀[N];中国工业报;2011年
10 市科;我市4个企业获创新基金272万元[N];眉山日报;2007年
11 田都顺;改制攻坚树旗帜[N];中国航空报;2000年
12 淑华;金点子变“废刀”为“宝刀”[N];中国船舶报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978