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高速面铣刀开发及其切削性能的研究

作　者: 孙拥军
导　师: 郑敏利
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 高速铣削高速面铣刀动态切削力高速切削性能
分类号: TG714
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 312次
引　用: 2次
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内容摘要

高速切削加工具有高速、高效、高精度的优点,广泛应用于航空、航天、汽车、模具等机械制造领域。高速切削刀具是实现高速切削加工的前提和保证。高速切削加工技术的发展与应用对高速刀具提出了不同于传统刀具的特殊要求。目前,国内高速刀具市场的份额主要由国外著名刀具厂商占据,制约了我国高速切削加工技术的发展。因此,有必要在吸取国外先进技术经验的基础上,研制开发具有自主知识产权的高速刀具产品,满足市场的需求。本文以已有的高速铣削机理及高速刀具技术研究成果为基础,进行高速面铣刀及其切削性能的研究,主要研究内容为:针对高速面铣刀切削过程的特点,基于高速切削加工理论,建立了高速面铣刀单齿和多齿动态切削力模型,以此为基础建立了高速面铣刀动态切削力的频谱模型,通过高速面铣刀动态切削力的频谱分析,获得高速面铣刀动态切削性能的变化规律。依据高速铣刀ISO15641标准和高速铣刀动平衡原理,进行高速面铣刀不平衡影响因素的研究与刀具动平衡等级的评价;采用UG行为建模技术,提出了高速面铣刀动平衡精度的控制方法,为高安全性的高速面铣刀产品的开发提供了依据。以高速面铣刀动态切削力研究和频谱分析为基础,建立了高速面铣刀齿距优化数学模型,采用MATLAB语言进行编程运算,进行不等齿距高速面铣刀的齿距优化。在上述研究基础上,针对高速面铣刀的切削特点及其加工特征,进行高速面铣刀结构、刀具材料、几何参数的研究,分别开发设计了满足不同高速切削条件要求的切削铝合金、铸铁的等齿距与不等齿距的高速面铣刀产品。采用正交试验设计方法,进行高速铣削铝合金、铸铁的切削力和表面粗糙度的试验研究,完成了高速面铣刀产品的高速切削性能评价,并获得基于高速铣削加工特征的刀具最优切削参数。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-17
  1.1 论文选题的目的和意义  11
  1.2 高速铣削加工技术的研究  11-12
  1.3 高速刀具技术的研究  12-15
    1.3.1 高速刀具材料的研究  13-14
    1.3.2 高速刀具与机床接口技术的研究  14
    1.3.3 高速刀具结构的研究  14-15
  1.4 高速铣削加工切削力的研究  15
  1.5 高速铣刀安全性的研究  15-16
  1.6 课题的主要研究内容  16-17
第2章高速面铣刀动态切削力的研究  17-30
  2.1 高速面铣刀动态切削力模型的建立  17-21
    2.1.1 单齿动态切削力模型的建立  17-19
    2.1.2 多齿动态切削力模型的建立  19-21
  2.2 高速面铣刀动态切削力频谱模型的建立  21-24
  2.3 等齿距高速面铣刀动态切削力的频谱分析  24-25
  2.4 不等齿距高速面铣刀动态切削力的频谱分析  25-27
  2.5 高速铣削加工单位切削力的研究  27-28
  2.6 本章小结  28-30
第3章高速面铣刀动平衡特性的研究  30-37
  3.1 高速面铣刀的安全性评价  30-31
  3.2 高速面铣刀的动平衡原理  31-32
  3.3 高速面铣刀不平衡的影响因素  32
  3.4 高速面铣刀的动平衡精度  32-33
  3.5 高速面铣刀动平衡精度的控制  33-36
    3.5.1 基于高速面铣刀结构的动平衡分析  33-34
    3.5.2 高速面铣刀动平衡控制的模型  34-36
    3.5.3 高速面铣刀动平衡控制的方法  36
  3.6 本章小结  36-37
第4章高速面铣刀的开发  37-53
  4.1 高速面铣刀结构的研究  37-40
    4.1.1 高速面铣刀的接口形式及装夹固定方式  37-38
    4.1.2 高速面铣刀的刀片夹紧方式  38-39
    4.1.3 高速面铣刀的刀片安装形式  39
    4.1.4 高速面铣刀的结构设计  39-40
  4.2 等齿距高速面铣刀的设计  40-47
    4.2.1 高速面铣刀加工特征  41
    4.2.2 高速面铣刀材料的选择  41-42
    4.2.3 高速面铣刀切削刃几何参数的选择  42-43
    4.2.4 高速面铣刀结构参数  43-46
    4.2.5 高速面铣刀刀片的选用  46
    4.2.6 等齿距面铣刀的设计  46-47
  4.3 不等齿距高速面铣刀的设计  47-50
    4.3.1 不等齿距面铣刀的齿距优化模型  47-48
    4.3.2 不等齿距面铣刀的齿距优化  48-49
    4.3.3 不等齿距面铣刀的设计  49-50
  4.4 高速面铣刀产品的开发  50-52
    4.4.1 切削铝合金的高速面铣刀产品  50-51
    4.4.2 切削铸铁的高速面铣刀产品  51-52
  4.5 本章小结  52-53
第5章高速面铣刀的切削性能试验  53-65
  5.1 高速面铣刀切削力的试验设计  53-55
    5.1.1 试验目的  53
    5.1.2 试验条件  53-54
    5.1.3 试验方法  54-55
  5.2 高速铣削加工表面粗糙度的试验设计  55-57
    5.2.1 试验目的  55
    5.2.2 试验条件  55-56
    5.2.3 试验方法  56-57
  5.3 高速面铣刀切削铝合金试验  57-60
  5.4 高速面铣刀切削铸铁试验  60-64
  5.5 本章小结  64-65
结论  65-67
参考文献  67-70
攻读学位期间发表的学术论文  70-71
致谢  71

高速面铣刀开发及其切削性能的研究

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