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基于系统动态设计技术的高速面铣刀研究

作　者: 黄玉娟
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: 高速面铣刀动态切削模型离心力动态切削力
分类号: TG714
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

高速切削技术具有高效率、高精度和高表面质量等无可比拟的优越性,广泛地应用于汽车、航空航天、模具等制造领域,取得了显著的技术经济效益。高速切削刀具及其相关技术直接决定了高速切削的效益、质量和安全,是推广和应用高速切削技术的基础。高速面铣刀是目前应用比较广泛的高效金属切削加工刀具,在高速、断续切削的条件下,离心力和动态切削力所产生的冲击和振动是影响刀具使用寿命、加工质量、生产效率和机床高速切削效能发挥的重要因素,有必要对高速面铣刀的动态特性及其减振机理进行深入探讨,以改善切削质量,提高加工效率。本文以已有的高速铣削机理、高速铣刀安全性要求和高速刀具技术研究成果为基础,采用系统动态设计技术对高速面铣刀进行研究,主要研究内容为:1.针对高速面铣刀切削加工过程特点,建立高速面铣刀动态切削模型和高速面铣刀动力学微分方程,为高速面铣刀动态特性的研究奠定了基础;2.通过对高速面铣刀切削加工时所受动态载荷的研究,进行了高速面铣刀在离心力和动态切削力作用下振动模型预报;3.以减小高速面铣刀离心力和动态切削力作用下刀具振动幅值为目标,以高速面铣刀的切削特点、加工特征和高速面铣刀的安全性要求为基础,进行切削铝合金的高速面铣刀产品开发设计;4.通过有限元分析技术,对所开发的高速面铣刀进行减振性能预报。进行高速面铣刀在离心力作用下的变形分析,使刀具结构合理。5.对高速面铣刀进行动平衡试验和切削性能试验,对高速面铣刀的动态切削性能进行评价。研究结果表明,控制刀具的不平衡量,提高刀具的动平衡品质等级,进行刀具齿距的合理设计,能显著减小高速面铣刀离心力和动态切削力作用下振动幅值,可使高速面铣刀具有良好的动态切削性能,该方法具有很好的实用性。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-21
  1.1 论文选题的目的和意义  12
  1.2 高速铣削技术的研究  12-13
  1.3 高速铣削刀具技术  13-17
    1.3.1 刀具结构的设计技术  14-15
    1.3.2 高速刀具材料的研究  15-16
    1.3.3 高速刀具的动平衡研究  16
    1.3.4 高速刀具安全性的研究  16-17
  1.4 高速可转位铣刀的研究与应用现状  17-18
  1.5 系统动态设计技术的应用  18-20
  1.6 课题研究的主要内容  20-21
第2章高速面铣刀动态特性研究  21-37
  2.1 高速面铣刀动态切削模型的建立  22-26
    2.1.1 高速面铣刀的质量矩阵  23-24
    2.1.2 高速面铣刀刚度矩阵  24-25
    2.1.3 高速面铣刀阻尼矩阵  25-26
  2.2 高速面铣刀离心力作用下的振动分析  26-30
    2.2.1 高速面铣刀离心力  26
    2.2.2 离心力作用下的振幅模型  26-29
    2.2.3 离心力作用下的振幅影响因素分析  29-30
  2.3 高速面铣刀动态切削力作用下的振动分析  30-36
    2.3.1 高速面铣刀动态切削力  30-33
    2.3.2 动态切削力作用下振幅模型  33-36
    2.3.3 动态切削力作用下振幅影响因素分析  36
  2.4 本章小结  36-37
第3章高速面铣刀开发  37-51
  3.1 高速面铣刀安全性结构  37-38
  3.2 高速面铣刀结构的确定  38
  3.3 高速面铣刀接口形式的选择  38-40
  3.4 高速面铣刀开发  40-49
    3.4.1 高速面铣刀的刀片夹紧方式和安装方式  42-43
    3.4.2 高速面铣刀结构参数的确定  43-44
    3.4.3 高速面铣刀几何角度的确定  44-46
    3.4.4 高速面铣刀齿间距设计  46-47
    3.4.5 高速面铣刀内冷却孔的设计  47
    3.4.6 高速面铣刀的动平衡设计  47-49
  3.5 高速面铣刀附件设计  49-50
  3.6 本章小结  50-51
第4章高速面铣刀减振性能分析  51-58
  4.1 高速面铣刀固有频率分析  51-52
  4.2 离心力作用下高速面铣刀减振性能分析  52-54
  4.3 动态切削力作用下高速面铣刀的减振性能分析  54-55
  4.4 高速面铣刀的变形分析  55-57
  4.5 本章小结  57-58
第5章高速面铣刀的动平衡试验和切削性能试验  58-67
  5.1 高速面铣刀的动平衡试验  58-63
    5.1.1 高速面铣刀的平衡条件和平衡校正  58-59
    5.1.2 高速面铣刀动平衡的精度  59
    5.1.3 高速面铣刀动平衡试验装置及其工作原理  59-61
    5.1.4 高速面铣刀动平衡试验参数和试验结果  61-63
  5.2 高速面铣刀的切削性能试验  63-66
    5.2.1 高速面铣刀切削试验条件  64
    5.2.2 高速面铣刀的试验参数和试验结果  64-66
  5.3 本章小结  66-67
结论  67-68
参考文献  68-72
攻读硕士学位期间发表的学术论文  72-73
致谢  73

基于系统动态设计技术的高速面铣刀研究

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