高速整体硬质合金立铣刀设计及工艺研究

论文摘要

高速加工技术正成为切削加工的主流,而高速刀具是实现高速加工的关键技术之一。螺旋立铣刀因其切削性能好,加工表面质量高,在高速加工特别是复杂曲面、自由曲面的高速加工中应用非常广泛,是高速加工航空铝合金整体结构件不可缺少的工具。但由于螺旋立铣刀结构形状极其复杂,给设计和制造带来困难。本文分析了航空铝合金高速加工的特点和对刀具结构的设计要求,设计了正确的刃形形状及几何参数。在对整体式圆柱立铣刀按头型进行分类的基础上,从几何角度的定义出发,对其几何参数进行数学描述,建立了立铣刀的刃形线和截面线的数学方程式。通过三维CAD软件UG强大的表达式功能以及扫描、特征合成等技巧,在UG环境下实现了整体式圆柱立铣刀通用模型的结构设计。一把优质的刀具,除了要有合理的结构外,刀具的生产制造是发挥刀具优良设计的平台。利用进口设备,采用合理的加工工艺及切削参数,独特的加工方式,保证刀具的制造精度。首先,根据航空铝合金材料的切削特点,确定了硬质合金的牌号及涂层材料的种类、方法;其次,明确了砂轮选择与刀具制造精度和使用寿命、生产效率的关系;再次,确定了各磨削部位的磨削工艺,通过对磨削速度和生产效率的合理搭配,找到效率高速度快的结合点,使刀具在品质上和在生产效率上取得最优化。在质量控制方面采用操作检验合一的质量控制方式。在大量切削实验的基础上,给出了合理的切削参数。同时结合生产实际对部分部件实现了国产化。最后,通过刀具的寿命试验验证刀具设计的合理性及生产制造的可靠性及质量的可控性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 引言
• §1-2 高速切削加工特点分析
• 1-2-1 高速切削加工的优越性
• 1-2-2 高速切削加工的关键技术
• 1-2-3 高速加工在航空工业中的应用
• §1-3 高速切削加工的工具技术分析
• 1-3-1 高速铣刀的分类和特点
• 1-3-2 立铣刀加工的特点
• 1-3-3 高速立铣刀的结构特点
• §1-4 铝合金航空整体结构件高速切削加工技术
• 1-4-1 现状分析
• 1-4-2 机床和刀具技术
• §1-5 铝合金高速加工整体硬质合金刀具国内外研究现状
• 1-5-1 高速切削加工对刀具材料的要求
• 1-5-2 硬质合金刀具材料的种类、性能和特点
• 1-5-3 国内外高速刀具研究现状
• §1-6 刀具涂层概述
• §1-7 本文的研究内容及意义
• 1-7-1 研究工作的意义和目标
• 1-7-2 本论文主要研究内容
• 第二章 硬质合金立铣刀几何参数设计
• §2-1 硬质合金立铣刀简介
• §2-2 立铣刀详细几何参数
• 2-2-1 航空铝合金加工特点及对刀具结构设计的要求
• 2-2-2 直径和齿数
• 2-2-3 刀体长度和螺旋角
• 2-2-4 前角和后角
• 2-2-5 后刀面刃带宽和铣刀圆弧
• 2-2-6 容屑槽底半径
• 第三章 立铣刀刃形线和截面线数学模型建立
• §3-1 立铣刀角度定义
• §3-2 曲线的数学表达
• 3-2-1 径向截型形状及其曲线数学表达
• 3-2-2 轴向截型形状及其曲线数学表达
• 3-2-3 立铣刀的刃形线表达
• §3-3 基于UG 的立铣刀实体建模
• 3-3-1 建模思路
• 3-3-2 建模过程
• §3-4 立铣刀三维模型转换为二维工程图
• 第四章 高速整体硬质合金立铣刀的工艺控制
• §4-1 高速整体硬质合金立铣刀工艺控制
• 4-1-1 材料选择
• 4-1-2 设备选择
• 4-1-3 砂轮选择
• 4-1-4 坯料控制
• 4-1-5 数控生产工艺
• §4-2 高速整体硬质合金立铣刀质量控制
• 4-2-1 工艺件质量控制
• 4-2-2 测量设备
• 第五章 高速整体硬质合金立铣刀铣削铝合金应用
• §5-1 航空铝合金的可加工性分析
• §5-2 铝合金高速切削时切削速度对表面粗糙度的影响
• §5-3 切削参数推荐
• §5-4 应用实例
• 第六章 结论与展望
• §6-1 结论
• §6-2 本领域相关研究工作的进一步展望
• 参考文献
• 致谢