高速面铣刀刀体加工特征研究与CAM系统开发

论文摘要

高速面铣刀以其高切削效率、高加工精度和高表面质量的技术优势,在高速铣削中广泛的应用,高速面铣刀的制造技术也随之得到了相应的发展。基于安全性考虑,高速面铣刀在结构、材料及动平衡方面都有新的要求,其产品设计制造技术正在向“三高一专”的方向发展。在此背景下,已有的数控面铣刀批量生产方式无法满足高速面铣刀多品种、小批量的生产要求。针对高速面铣刀产品开发和刀体制造中存在的问题,在高速面铣刀刀体加工特征研究基础上,提出满足安全性与动平衡精度要求的刀体数控加工方法,对促进高速铣削刀具技术的发展具有较大的现实意义。本文在哈尔滨市科技攻关项目“基于安全性的数控高速铣刀开发及其系统研制”支持下,进行高速面铣刀刀体加工特征研究,在UG环境下开发出了高速面铣刀刀体加工CAM系统,主要研究内容包括:针对高速面铣刀的动平衡与安全性要求,进行高速面铣刀刀体结构分析,采用特征建模技术,进行高速面铣刀刀体加工特征的研究;建立高速面铣刀刀体加工特征匹配原则;提出基于特征匹配的高速面铣刀刀体加工工序设计方法;以复杂曲面数控铣削加工理论和CAM技术研究成果为基础,通过高速面铣刀刀体特征对数控刀具选择、切削参数和刀具切削运动轨迹影响的研究,提出基于特征匹配的刀具切削运动轨迹及其切削参数优选方法。以高速面铣刀刀体加工特征的研究为基础,进行高速面铣刀刀体加工CAM系统功能分析,提出高速面铣刀刀体加工CAM系统的结构;采用UG二次开发工具和VC编程工具,开发出基于UG平台的高速面铣刀刀体CAM系统。系统在UG环境下运行,利用UG仿真对高速面铣刀刀体加工CAM系统的有效性和实用性进行验证。其结果表明,该系统大大缩短了编程时间,使编程的准确性和可靠性得到显著提高,对提高刀具制造的效率和质量、降低加工成本具有积极的推动作用。

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 高速刀具制造技术的发展现状
• 1.3 数控铣削CAM 技术在刀体加工中的应用
• 1.4 UG/CAM 系统的应用
• 1.4.1 UG/CAM 简介
• 1.4.2 UG 应用开发工具
• 1.4.3 CAM 软件的二次开发
• 1.4.4 国内UG 二次开发发展现状
• 1.5 课题的主要研究内容
• 第2章 高速面铣刀结构分析及加工特征提取
• 2.1 高速可转位面铣刀结构特征
• 2.1.1 可转位刀片定位方式
• 2.1.2 可转位刀片夹紧机构
• 2.1.3 刀体结构分析
• 2.2 高速面铣刀刀体的特征描述
• 2.2.1 刀体的形状特征
• 2.2.2 刀体的平衡特征
• 2.2.3 刀体的材料特征
• 2.2.4 刀具的安全特征
• 2.3 高速面铣刀刀体加工特征匹配原则
• 2.4 基于特征的刀体加工工序设计方法研究
• 2.4.1 基于特征的回转体加工工序分析
• 2.4.2 基于特征的非回转体加工工序分析
• 2.4.3 基于特征的加工工序设计方法
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于特征匹配的加工参数选择及刀具切削路径优选
• 3.1 刀体数控加工刀具选择
• 3.1.1 铣刀半径选择
• 3.1.2 刀具长度选择
• 3.1.3 刀齿数目选择
• 3.1.4 圆底半径选择
• 3.1.5 基于特征匹配的数控刀具选择方法
• 3.2 基于刀体加工特征的切削参数选择
• 3.3 刀具切削路径的优选
• 3.3.1 刀体轮廓粗加工
• 3.3.2 排屑槽加工
• 3.3.3 刀片槽加工
• 3.3.4 陡峭壁精加工
• 3.3.5 基于特征匹配的刀具切削路径优选方法
• 3.4 本章小结
• 第4章 高速面铣刀刀体加工CAM 系统的研制
• 4.1 系统功能设计
• 4.2 系统开发环境
• 4.3 高速面铣刀系统开发过程
• 4.3.1 开发环境变量设置
• 4.3.2 刀具库的建立
• 4.3.3 系统编程流程图
• 4.3.4 建立User Function（UFUN）与MFC 的接口
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统程序开发及应用实例
• 5.1 系统程序开发流程图
• 5.2 程序的设计
• 5.2.1 CAD 模型特征的提取
• 5.2.2 操作菜单的调用
• 5.2.3 CAM 模块调用
• 5.3 部分程序代码
• 5.4 系统的测试实例
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢