基于五轴加工中心的高速面铣刀刀体加工技术

论文摘要

本文进行的基于五轴加工中心的高速面铣刀刀体铣削加工技术研究,旨在为进一步开展基于参数化和基于工艺特征的高速切削刀具的刀体加工工艺系统开发提供基本理论依据,具有重要的现实意义。本文在综合论述高速刀具技术发展现状与趋势的基础上,结合五轴加工中心加工曲面的技术优势与高速面铣刀刀体结构特点,进行高速面铣刀刀体加工技术研究。主要的研究内容为:对曲面加工中的刀具干涉问题和检验方法进行研究,建立了高速面铣刀刀体相关曲面的刀具干涉检验数学模型,为刀体加工过程中的干涉检查分析提供理论依据。针对高速面铣刀刀体上的不可展直纹面特点,提出了一种通过“偏转刀心-偏置刀轴”的方式进行刀体曲面加工的方法,推导出了相应的刀位求解计算公式,建立了不可展直纹面加工误差数学模型;针对高速面铣刀刀体上的可展直纹面加工特点,建立了可展直纹面残余高度误差数学模型;分析了锥度铣刀切削直纹曲面的加工特点,建立了相应的形位误差计算模型。针对高速面铣刀刀体上的自由曲面加工特点,提出了球头铣刀五轴数控加工的刀位计算模型,建立了球头铣刀加工自由曲面的线性插补误差与步距误差数学模型。在上述研究的理论基础上,进行高速面铣刀刀体结构曲面的加工方法研究,针对刀体结构曲面加工过程中存在的误差和干涉问题,提出了基于误差控制的刀体容屑槽与刀片槽加工方法,并运用UG/CAM功能,进行了刀具干涉检查。结果表明,所取得的研究结果对高速铣刀刀体制造技术水平的提高具有较强的实际意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本论文选题的目的和意义
• 1.2 高速刀具技术的发展现状与趋势
• 1.2.1 刀具材料技术的研究现状
• 1.2.2 高速刀具结构研究的新进展
• 1.2.3 高速刀具接口技术的发展概况
• 1.3 高速刀具的设计技术的发展现状
• 1.4 高速铣刀刀体加工技术的发展状况
• 1.5 本课题主要研究内容
• 第2章 自由曲面五轴数控铣削的干涉检验 与误差分析
• 2.1 自由曲面的数学描述
• 2.2 曲面的五轴数控加工干涉分析
• 2.2.1 立铣刀加工直纹曲面的干涉分析
• 2.2.2 球头铣刀加工自由曲面的干涉分析
• 2.3 立铣刀侧铣加工直纹曲面的误差分析
• 2.3.1 立铣刀加工直纹曲面的几何学原理
• 2.3.2 立铣刀加工不可展直纹曲面的刀位计算与误差分析
• 2.3.3 立铣刀加工可展直纹面的误差分析
• 2.4 球头刀加工曲面的误差分析
• 2.4.1 球头刀加工自由曲面的原理
• 2.4.2 球头刀加工自由曲面的误差分析
• 2.5 锥铣刀侧铣加工的误差分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 刀体容屑槽五轴数控铣削加工方法研究
• 3.1 高速面铣刀刀体容屑槽曲面特征分析
• 3.2 基于误差控制的立铣刀侧铣加工容屑槽的方法
• 3.2.1 容屑槽侧铣加工的切削方式与刀具路径
• 3.2.2 容屑槽侧铣加工的刀具选择
• 3.2.3 容屑槽侧铣加工的铣削参数选择
• 3.3 基于误差控制的球头刀加工容屑槽自由曲面的方法
• 3.3.1 球头刀加工容屑槽曲面的刀轴矢量控制
• 3.3.2 球头刀加工容屑槽曲面的走刀方式
• 3.3.3 球头刀加工容屑槽曲面的切削参数选择
• 3.4 容屑槽五轴数控铣削加工的干涉检验
• 3.5 本章小结
• 第4章 刀体刀片槽五轴数控铣削加工方法研究
• 4.1 高速面铣刀刀片槽结构特征分析
• 4.2 立铣刀侧铣刀片槽的切削方式与走刀路径
• 4.3 立铣刀侧铣刀片槽的刀具几何参数选择
• 4.4 立铣刀侧铣刀片槽的切削参数选择
• 4.5 刀片槽五轴数控铣削加工的干涉检验
• 4.6 本章小结
• 第5章 基于UG 的高速面铣刀刀体加工实例 的工艺分析
• 5.1 工件坐标系的确定
• 5.2 夹具的设计与性能分析
• 5.3 刀体加工的工艺处理
• 5.3.1 容屑槽的粗加工
• 5.3.2 容屑槽的精加工
• 5.3.3 刀片槽的加工
• 5.4 干涉检查与误差分析
• 5.5 后置处理及程序输出
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢