收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高速面铣刀切削稳定性及其结构化设计方法研究

姜彬  
【摘要】: 高速面铣刀是一种典型的高速切削刀具,在航空航天产品大型铝合金整体构件高效、高精度加工中得到广泛应用。高速切削稳定性和设计协同性是高速面铣刀产品开发与应用中亟待解决的关键问题。目前,有关高速面铣刀切削稳定性及其设计理论和设计方法的研究较少,使得高速面铣刀高效切削加工的技术优势未能得到充分发挥。 本文在高速切削理论和相关研究成果基础上,以实现高速面铣刀安全、稳定、高效切削和协同优化设计为目的,采用灰色系统理论、切削振动学理论、切削动力学理论、公理设计理论和最优化设计方法,进行高速面铣刀切削稳定性及其结构化设计方法研究: 针对小样本、贫信息导致高速铣削安全稳定性影响因素和评价指标不确定性问题,建立了考虑共振失效影响的高速面铣刀安全性判据,提出高速铣削安全稳定切削条件,并采用有限元分析方法和彭桓武判别法,实现了铣刀安全稳定切削预报;运用灰色系统理论,通过铣刀安全稳定性绝对关联度分析,获得了铣刀结构参数及其交互作用对高速铣削安全稳定性影响规律;通过铣刀空转实验和高速铣削实验,结合单位切削力实验结果灰色相对关联度分析,验证了高速铣刀安全稳定切削判据的可靠性和有效性。 依据高速面铣刀动态切削模型和动力学方程,建立离心力和动态切削力振动模型,获得了铣刀结构参数对高速铣削稳定性影响规律;针对高速切削工艺系统存在动力学特性建模、检测和评价困难等问题,建立了动态切削力频谱模型和高速铣削稳定性评价模型,结合动态切削力实验,从高速铣削振动能量分布变化规律分析入手,揭示出齿数和刀齿分布对铣刀减振的作用机理,提出了具有较强通用性的高速面铣刀减振方法。 在铣刀最高切削温度和工件最大传热比分析基础上,建立了高速铣刀切削速度求解模型;依据每转进给量影响加工表面粗糙度的判定条件,建立了基于切削振动和轴向误差影响的加工表面最大残留高度模型;结合高速铣削铝合金加工表面粗糙度实验,建立铣刀高效稳定切削行为特征实验模型,通过灰色综合关联度分析,验证了最大残留高度模型实用性,并获得高速面铣刀对高效切削稳定性影响规律。 在高速面铣刀公理设计中引入灰色系统理论,进行铣刀结构化设计方法研究。采用灰色聚类分析方法解决铣刀结构参数交互作用和功能耦合问题,实现了铣刀设计矩阵重构和协同设计规划;将上述方法延伸发展至铣刀底层功能优化设计上,建立了刀齿分布优化设计模型,给出基于特征匹配和切削速度预报的铣刀片优选方法;针对特征变量不确定性问题,采用灰色关联分析方法识别和提取优化变量,建立了铣刀动平衡精度优化设计模型。结果表明,铣刀结构化设计没有出现刀具开发中经常出现的设计回路,设计协同性显著提高,底层功能优化设计过程得到简化。基于实验的高速铣削性能模糊物元评判结果证实,采用结构化设计方法开发的高速面铣刀有效抑制了切削振动,具有较高的安全性和高效切削稳定性,切削性能满足高速铣削要求。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王岩禄,王锡山;加工水轮机叶片高效刀具的研究及应用[J];工具技术;2003年11期
2 吴永怡;带有圆形不重磨刀片的面铣刀[J];工具技术;1981年07期
3 肖吴;新型面铣刀[J];工具技术;1991年07期
4 陆一;;新型平装可转位面铣刀开发[J];工具技术;2009年08期
5 吕广明,薛渊,唐余勇;带角圆的锥面铣刀上等螺距刃口曲线[J];黑龙江大学自然科学学报;2004年02期
6 叶伟昌;;针式面铣刀[J];机械制造;1990年11期
7 刘献礼;姬生园;;铣削加工与数控面铣刀[J];金属加工(冷加工);2011年07期
8 沙金;;适于MC加工的快削面铣刀[J];工具技术;1990年10期
9 拾贝;;新型整体刀柄面铣刀[J];工具技术;1993年09期
10 钟立斌;立装圆锥形刀片面铣刀的设计和加工表面形状分析[J];工具技术;1995年04期
11 杜全兴;周汝忠;张继仪;;消振节能的新型面铣刀[J];机械;1987年04期
12 何流;瞿福祥;;可转位面铣刀在加工汽车零件中几何角度的选择[J];工具技术;1992年08期
13 杜一未;;Xtra.tec为大背吃刀量和不稳定加工而生[J];现代零部件;2010年03期
14 吉春辉;刘战强;刘鲁宁;;高速面铣刀气动噪声计算与分析[J];中国科学:技术科学;2011年01期
15 孔录泉;新型可转位阶梯面铣刀的设计[J];工具技术;1998年10期
16 唐才学;罗红波;张永强;;利用Pro/TOOLKIT实现可转位面铣刀的参数化设计[J];工具技术;2009年03期
17 姜彬;郑敏利;许芳;李亚光;;高速可转位面铣刀安全性预报[J];机械工程师;2008年03期
18 贾小刚;;面铣刀铣削表面微观几何形貌仿真系统[J];机械设计与制造;2011年07期
19 肖吴;;用于小功率铣床的硬质合金面铣刀[J];工具技术;1986年11期
20 叶伟昌;;硬质合金面铣刀通用装配夹具[J];机械制造;1992年08期
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 程开举;高速面铣刀设计及其系统的开发[D];哈尔滨理工大学;2005年
2 刘美余;超环面铣刀高速铣削模具曲面路径规划及位姿优化[D];吉林大学;2011年
3 李哲;高速面铣刀安全性的研究[D];哈尔滨理工大学;2006年
4 刘鑫;动车转向架构架的虚拟制造技术系统研究[D];青岛理工大学;2012年
5 崔学奎;卷取机卷筒关键零件CAPP/CAM系统研究与开发[D];燕山大学;2013年
6 魏健;专用夹具辅助设计系统的研究与开发[D];大连交通大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 本报记者 杨期仁;“铣”出精彩人生[N];湘潭日报;2010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