环形铣刀五轴加工切削力预测

通过对环形铣刀的几何特性进行分析,考虑五轴加工中的前倾角和侧偏角,运用实体—解析法获得五轴加工中刀具与工件的切削域,并将环形铣刀沿刀轴方向离散成诸多圆盘,将圆盘投影至切削域中,从而获得刀具在不同旋转角度中的切入和切出角。建立了五轴加工中的切削力模型,并对9组不同倾角下的切削力进行仿真与试验。结果表明,试验所测得的切削力与MATLAB仿真预测下的切削力具有一致的吻合性,验证了环形铣刀五轴切削力模型的正确性。     

椭球头铣刀设计及其刀具路径生成算法

随着航空航天、汽车模具等领域内型面复杂程度的日益增大,目前对不同形状、不同性能刀具的需求也不断增加。设计了一种刀具端部切削刃所在回转面为椭球面的整体铣刀,以下称为椭球头铣刀。建立了椭球头铣刀参数化模型,为刀具的参数化设计提供理论基础。提出了椭球头铣刀的三种切削刃曲线模型:等螺旋角切削刃、正交螺旋形切削刃和新型切削刃,精准的刀具切削刃曲线模型为椭球头铣刀的精准制造提供了理论依据。提出了椭球头铣刀三轴端铣加工曲面的刀具路径生成算法,并通过试验验证了刀具路径生成算法的正确性和可行性,分析了刀具的切削性能并验证了椭球头铣刀的优势,为椭球头铣刀的推广应用提供了理论基础。对椭球头铣刀的参数化设计和应用研究,也为其他新型刀具的设计和应用提供了方法和理论依据。     

新型微细锥形铣刀几何刃形设计与试验研究

基于切削原理及刀具结构理论,针对微细铣削加工特点,设计了新型微细锥形铣刀.通过试验研究,验证了新型微细锥形铣刀几何刃形的合理性.从而解决了锥形铣刀加工时刀具对工件挤压严重造成塑陛隆起、毛刺突出的问题.     

斜圆柱结构的新型微细球端铣刀的设计与制造

针对微细切削刀具的特点与应用需求,设计一种斜圆柱结构的新型微细球端铣刀,将铣刀球端刀刃复杂的空间曲线转化为易加工的平面曲线。根据所设计铣刀的几何结构特征,从制造工艺方面进行刀具结构的调整,分析刀具的刃磨成形原理,并在微细刀具数控刃磨机上完成该刀具的制作。通过与传统螺旋槽球端铣刀和椭圆柱刃型球端铣刀的切削性能对比试验,研究所设计刀具的切削性能。试验结果表明,所设计的微细球端立铣刀在显著降低刀具制备难度的同时,具有较高的切削刃强度,能够满足硬脆性材料的微细切削要求。     

加工滚珠丝杠用PCBN刀具的研制

根据滚珠丝杠新的加工工艺所采用的PCBN旋风铣刀的要求,设计改造了一套专用设备,能够有效地解决此铣刀的加工难题,并对不同的电参数加工的刀具进行表面分析,确定了刀具的加工工艺;通过PCBN铣刀的切削试验,2种刀片都能达到使用要求,但CBN含量为40%的刀片相对寿命较高.     

基于蜂窝芯圆盘刀切削齿的系统稳定性研究

从圆盘刀超声振动切削Nomex蜂窝芯加工原理出发,将圆盘刀超声加工系统简化成双自由度弹簧-质量-阻尼系统并建立了圆盘刀超声振动动力学模型,推导了圆盘刀加工系统临界稳定成立的条件式。在理论分析的基础上,基于MATLAB/SIMULINK搭建了圆盘刀系统动力学仿真模型,并开展了颤振仿真试验,研究得出了切削齿数对系统稳定性的影响规律:在低转速范围内,随着刀具切削齿数量逐渐增大时,加工系统稳定性逐渐降低;在高转速范围内,加工系统的稳定性随着刀具切削齿数量的增大反而逐渐增强。采用控制变量法在转速为1 500 r/min等加工条件下通过使用所设计的3种不同齿数的圆盘刀现场加工Nomex蜂窝芯得到的零件表面质量对比分析表明,大齿数Z=36的圆盘刀加工得出的零件表面质量更高,系统稳定性更好,与仿真结果一致,从而很好地验证了已建立的超声振动动力学模型与稳定性条件式。     

基于残留高度设计的模具加工用新型圆角端铣刀

针对工厂实际加工编程时用常规圆角端铣刀进行大切深加工造成的加工后表面残留高度大且不均,在初次荒加工后需要建立残留模型进行二次荒加工的情况,对常规圆角端铣刀的R角刃形进行优化设计,设计出一种有效降低被加工工件表面残留高度的大切深高效铣削刀具。建立该新型圆角端铣刀以及常规圆角端铣刀的水平切削行距与表面残留高度的数学模型。模型参数分析表明,该新型圆角端铣刀具有良好的切削效果。对新型圆角端铣刀及常规圆角端铣刀的切削仿真表明,前者的加工效率最高可提高2.4倍。对设计的刀具进行磨制,实际加工实验表明,相比于常规圆角端铣刀,应用该新型圆角端铣刀可降低表面残留高度1.96倍。     

UG二次开发在轮槽铣刀波刃型设计中的应用

1引言 轮槽铣刀是加工汽轮机转子轮槽的成型刀具,依切削余量分配,一般将其设计为粗铣刀、半精铣刀和精铣刀。为了提高刀具寿命,减小切削力,需将半精铣刀的切削刃设计为波刃型,这是各轮槽铣刀中结构最为复杂、加工制造难度最大的（如图1所示）。因为在加工制造时,不但要保证型线精度要求,而且还要保证几条切削刃的波刃型交叉错齿,波长及波深均匀,以保证切削余量分配均匀,提高刀具使用寿命。     

低功率用M680型高效铣刀

<正> krupp Widia公司推出一种新型方柄90°铣刀。该铣刀刀片为双正前角切削刃,适合于在低功率加工中心和铣床的加工,其切削力非常低,是加工薄壁工件的理想高效刀具。这种新型铣刀采用螺钉夹紧刀片,用于加工形成长切屑的材料时,其切削寿命极长。由于该铣刀的切削刃几何形状特殊以及齿距的不对称设计,使其在加工     

高速切削技术及高速切削可转位铣刀的研究

高速切削是先进制造技术中最重要的加工工艺之一，而切削刀具是实现这一工艺的关键。论文介绍了高速切削技术，以及高速切削技术要求的高速切削刀具，特别说明的是高速切削铣刀；论述了高速切削的可转位铣刀的特点、切削刀具材料和刀体结构。     

Face-milling spiral bevel gear tooth surfaces by application of 5-axis CNC machine tool

In order to solve some common problems of CNC-machined spiral bevel gears such as small cutting strip width and poor surface quality, while milled by the ball-end, a machining method of face milling using a disk cutter with a concave end is presented. The research theories are based on the foundation of spiral bevel gears’ geometry structure. Firstly, a bigger diameter disk cutter with a concave end is selected. Then, change the setting order of cutter orientation angles. The functions of cutter tilt and yaw angle are separated, and tooth surfaces machined with big cutting strip width and no bottom land gouge can be expected. Since the cutter yaw angle, determined firstly by cutting contact point, positions in the tooth surface machine, the bottom land gouge interference can be avoided effectively. Then, the tilt angles of the gear pair, both side tooth surfaces, are determined by the theory of sculptured surfaces machined by the flat-end cutter, respectively. As a result, the improved cutting strip width and machining efficiency can be realized. Finally, feasibility of this method is verified through machining experiment and measurement of a spiral bevel gear pair.     

盘形可转位大模数齿轮铣刀强度有限元分析

通过分析影响盘形可转位大模数齿轮铣刀切削力的几个因素,确定每齿进给量变化是影响切削力的主要因素。以此为基础,介绍了齿轮铣刀的强度有限元分析的方法。利用有限元方法分析齿轮铣刀的刀体强度,验证了铣刀的设计安全性,为铣刀的优化设计提供了参考。     

Theoretical modelling of cutting forces in helical end milling with cutter runout

A theoretical cutting force model for helical end milling with cutter runout is developed using a predictive machining theory, which predicts cutting forces from the input data of workpiece material properties, tool geometry and cutting conditions. In the model, a helical end milling cutter is discretized into a number of slices along the cutter axis to account for the helix angle effect. The cutting action for a tooth segment in the first slice is modelled as oblique cutting with end cutting edge effect and tool nose radius effect, whereas the cutting actions of other slices are modelled as oblique cutting without end cutting edge effect and tool nose radius effect. The influence of cutter runout on chip load is considered based on the true tooth trajectories. The total cutting force is the sum of the forces at all the cutting slices of the cutter. The model is verified with experimental milling tests.     

数控双盘铣刀齿轮粗加工方法及仿真研究

针对单盘铣刀齿轮粗加工中齿廓余量不均匀问题,提出了一种效率高且齿廓余量均匀的双盘铣刀齿轮粗加工方法。分析了不同模数、齿数下的中心距与齿间加工面积余量和单边最大余量的关系,并在AutoLisp下对双盘铣刀齿轮加工过程进行了仿真验证。与单盘铣刀粗加工相比,该方法使齿间余量以及齿根和齿顶余量均减少为原来的二分之一,改善了齿廓余量的不均匀性。     

球头铣刀余摆线加工表面形貌的建模与仿真研究

余摆线铣削因切削力小、表面质量和生产率高,而广泛应用于高速加工中。球头铣刀因适应性好,且姿态可灵活调整,而成为多轴加工复杂表面的常用刀具。然而,球头铣刀齿形复杂,余摆线铣削的运动轨迹方向不断变化,工件的材料去除和表面形貌的创成过程异常复杂,传统方法建模困难。提出一种球头铣刀余摆线加工表面形貌的数值仿真方法,根据齐次坐标矩阵变换原理建立刀齿的运动轨迹方程,通过改进Z-MAP算法完成了加工表面形貌的仿真。该算法通过建立刀齿微元的随动矩形包围圈和瞬时扫掠四边形,使用角度累加法快速地获取刀齿微元在单位时间步长内扫掠到的工件网格点,根据多元函数的泰勒公式,用线性插值的方法求出该网格点的高度坐标。仿真结果表明球头铣刀余摆线铣削的表面形貌整体上优于普通直线铣削。试验结果表明,在垂直和倾斜加工条件下,球头铣刀余摆线铣削获得的表面形貌与仿真结果具有较高的一致性,说明所提出的方法可以预测球头铣刀余摆线的加工表面形貌。     

A numerical study of the effects of cutter runout on milling process geometry based on true tooth trajectory

Cutter runout is a common phenomenon affecting the cutting performances in milling operations. To date, most of the milling process models considering cutter runout were established based on the circular tooth path approximation, which brought errors into the runout estimation. In this paper, a new approach is presented for modelling the milling process geometry with cutter runout based on the true tooth trajectory of cutter in milling. The mathematical relationship between the trajectories generated by successive cutter teeth with runout is analysed. The milling process geometrical parameters, including the instantaneous undeformed chip thickness, the entry and exit angles of a cutting tooth, and the ideal peripheral machined workpiece surface roughness, are modelled according to the true tooth trajectories. Numerical method is used to solve the derived transcendental equations. A simulation study of the effects of cutter runout on milling process geometry is conducted using the models. It was found that the change of cutter radius for a tooth relative to its preceding one is the most important factor in evaluating the effects of cutter runout.     

球头铣刀骨铣削力有限元建模与试验验证

在骨科手术中,铣削力对骨裂纹和加工表面质量影响较大。由于临床球形骨铣刀结构复杂,目前尚无有效的理论模型预测切削力。通过引入三维有限元模型模拟球形铣刀加工骨材料过程,评估不同加工参数下的铣削力值。搭建骨铣削试验平台模拟临床操作中的铣削过程,并利用采集到的加工信号分析铣削力。通过试验结果与仿真结果的对比,验证了有限元仿真模型的合理性。该骨铣削有限元模型能够满足不同加工参数下铣削力预测精度的要求,方便指导医生根据不同要求选择合适的加工参数。     

基于刀具跳动的环形铣刀切削厚度模型的切削力计算

数控铣削过程中,切削变形引起的瞬时切削厚度是影响铣削加工切削力建模的重要参数之一,针对环形铣刀的切削特点,在考虑刀具跳动的情况下,对真实刀刃轨迹运动进行分析。将微细铣削的加工过程用宏观铣削来表示,从而建立了基于宏观铣削过程中刀具跳动下精密加工的瞬时切削厚度。通过仿真模拟和切削力试验来预测切削力,预测结果和试验结果具有一致性,表明该模型可以更好的预测加工过程中的切削力。     

平头立铣刀铣削力模型中积分限的确定方法

在铣削力预报的研究中 ,通常采用的方法是将铣刀沿其轴线方向逐层划分为很薄的微单元 ,对每一个微单元可认为是一个单刃刀具的斜角切削过程 ,通过建立微单元上的切削力模型并沿轴线方向积分来求得总的切削力 ,轴向积分限通常是通过角度换算获取 ,比较繁琐。本文对刀具的几何特征进行了描述 ,建立了求取平头立铣刀铣削力模型角度积分限的通用方法 ,该方法通过分析刀具几何特征和加工类型 ,直接获取角度积分限 ,避免了繁琐的轴向积分限的计算 ,并通过算例验证了该方法的有效性。     

基于Z-MAP方法的球头铣刀铣削力的建模

瞬时刚性切削力的建模是铣削加工物理仿真的基础,然而,球头铣刀的刀齿形状复杂,加工过程中姿态多变,瞬时刚性铣削力的建模难度较大。在考虑刀具姿态调整的情况下,通过齐次坐标变换建立了刀齿的运动轨迹,提出了一种识别刀具和工件瞬时接触区的改进Z-MAP算法,通过计算当前刀齿的参考线与工件的边界面或刀齿扫掠面的交点求出瞬时未变形切屑厚度,并采用非线性回归的方法辨识了切削力系数,在此基础上使用微元积分法建立了瞬时切削力的计算模型。为了验证仿真模型的可靠性,分别进行了垂直加工和倾斜加工试验,试验和仿真结果具有较高的一致性,表明该建模仿真方法是有效的,可以为实际加工中参数的选择和优化提供理论依据。