基于缓解切削振动的立装可转位槽铣刀的设计与分析(附件)【字数：6766】
摘 要振动现象是一种破坏正常的切削工艺流程的一种现象，并且几乎无法被消除，它也是直接影响切削工件的表面质量及其加工精度的重要因素。当振动开始增大或加剧时，将会出现振幅超过几十μm的振动，同时会伴随很大的噪声。在切削加工过程中，可能会出现超过100μm的振动，此时刀具或工件将会有松脱掉落的危险，降低了安全性，因此将无法再继续进行后续的加工。振幅在100μm以下时，虽然还是可以进行加工的，但已加工表面将会留有明显的振动划痕，表面精度将不能保证。但是因为各种客观因素，切削振动不可能消失，所以本论文只探讨如何合理的减小。本篇论文主要以立装可转位槽铣刀这一铣刀所需要进行的三维建模为依据，构建了一个特别适用于立装可转位槽铣刀铣削的立体模型，通过计算切削能力指数的经验公式来深入地研究了影响其主切削能力的各种因素。研究在不一样的条件下，比如背吃刀量变大，每齿进给量增加，切削速度增大等情况下，立装可转位槽铣刀应力的应变情况，然后建立立装可转位槽铣刀的UG三维模型。进行分析，使在其他铣削条件下和振幅保持一定不变的情况下,立式可转位槽铣刀的应力、应变和位移将会同时地开始减少，三者之间的振幅和倾斜性几乎完全相同，但振幅不同。当每一个齿轮的进给量开始有所增加时，立装可转位槽铣刀的应力、应变、位移都将同时地开始减少或增大，但是二者的进给量增长幅度也可能是几乎相同的，但这个幅度不同，增长的倍数约为2.3倍;切削速度如果有所增大，立装可转位槽铣刀的应力、应变、位移将有所减小，三者的生产率和增长趋势虽然相同但幅度不同，减小的速度约为0.78倍。由此我们可以得到一个结论，背吃刀量的改变对于主切削能力的影响最终值是很重要的。
目录
一、绪论 1
二、数控刀具切削振动模型分析 3
三、 消除数控刀具切削振动的基本途径 5
（一）抑制激振力消除数控刀具切削振动 5
（二）提高数控刀具抗振性消除切削振动 6
四、铣刀的设计 7
（一）硬质合金可转位刀片技术要求 7
（二）铣削效率的计算 7
（三）立装可转位槽铣刀角度计算 8
（四）可转位槽铣刀的直径计算 9
（五）刀片端面伸出量F与刀体宽度L的计算 10
五、按图纸建立铣刀几何 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
模型 11
（一）刀片的建模与加工 12
（二）刀体的建模与仿真加工 12
（三）螺钉建模 13
（四）装配关系 14
六、 15
总结 15
谢辞 16
参考文献 17
一、绪论
如今在从事金属切削加工的领域中,金属切削加工的主要技术内容包括有：
1.在进行金属切削加工时对于金属屑的形成和变化；
2.加工时产生的切削力与切削功；
3.切削时产生的功转化为的热与切削时刀面与切削区域的平均温度；
4.刀具的磨损量和刀具的使用寿命；
5.切削振动；
6.刀具在加工时表面粗糙度和加工精度等。
振动现象是一种破坏正常的切削工艺流程的现象,并且几乎无法被消除,它也是直接影响切削工件的表面质量及其加工精度的重要因素。当振动开始增大或加剧时,将会出现振幅超过几十μm的振动，同时会伴随很大的噪声。在切削加工过程中，可能会出现超过100μm的振动，此时刀具或工件将会有松脱掉落的危险，降低了安全性，因此将无法再继续进行后续的加工。振幅在100μm以下时，虽然还是可以进行加工的，但已加工表面将会留有明显的振动划痕，表面精度将不能保证。但是因为各种客观因素，切削振动不可能消失，所以本论文只探讨如何合理的减小。
立装可转位槽铣刀主要是用来安装在数控铣床中立式铣床的主轴上,并且进行切削加工,如图11.立装可转位槽铣刀在铣削时直接地进行切削工作时都是完全无空程,铣削过程中的速度一般会比普通铣刀更高,所以,立装可转位槽铣刀被认为是一种精度高而且切削速度较快的刀具。在使用硬度系数比较高的可转位槽铣材料加工刀刃时,为了研究立式可转位槽铣刀刃的静应力、应变和其他应形,基本上都需要建立较精确的三维模型，然后再继续分析。
由于平头铣刀刃部的轴向受力比较大,并且当主刃会随着其在轴向方位上的移动而进行一定程度上的切削圆周时,其轴向方位的受力逐渐减小。因为对金属材料铣削加工的运动在金属材料的切削与加工制造中比较常见的一种研究类型,但如果仅根据其在加工过程中的应力与应变变化从而对其进行设计与建模时所面临的困难可能就会比较多, 所以本文仅对于金属材料铣削加工的运动研究目标也就是探索寻找更加高效且准确的金属材料加工切削技术。工件的材料、剪切速度及所需要的剪切厚度,这些因素在实际加工过程中都会对切削力造成不小的影响，从而引发切削时产生变形的现象。如果工件材料强度系数越高，切削过程中的摩擦系数就会越小。而如果材料的塑性相对而言较大，在切削的过程中应力越大，那么变形就会越大。切削速度开始变高，在没有积屑瘤的情况下，如果切削力越小，变形系数将会降低，反之将会升高。如果切削厚度增加，切削角度将会增大，摩擦系数将会减小，这样的切削应力会逐渐减小,变形将使它们逐渐缩小。切削力学会在一个铣削机械运动中,对于许多方面的工况和条件性能都会有着极其巨大的影响。比如说,如果道具的切削力越强,那么主切削刃的承载力将相应地会越强,从而可能会导致工作道具的磨损程度也就越高,进而可能会引发工作道具的使用寿命和精度大大缩短,最后将会在进行铣削和加工操作过程中,无形中增加了工作成本,降低了工作道具加工生产时的安全性与工作精准。所以研究立装可转位槽铣刀的三维切削力因素所起到的作用与影响将一定会发展成为工业生产过程中的必然过程,将立装可转位槽铣刀的三维建模作为研究对象从而进一步展开设计与分析,这将会对人类机械加工与制造业的发展进步将会有着非常重大意义与探索的价值。
图11 立装可转位槽铣刀
二、数控刀具切削振动模型分析
当数控刀具进行切削加工时，切削振动的主要表现形式为自激振动，自激振动有时是需要的，有时是有害的，本论文中是有害的，所以被需要抑制。如图21,因为刀具是用来进行切削运动的工具不可进行形变，所以将刀具视为一个“无弹性”的等效质量m,将需要进行加工的工件视为一个“无质量”的刚度为k的等效弹簧，并且我们假设这个等效质量m是支撑在一个刚度为k的等效弹簧上。但是将由于系统中总是会有阻尼的存在，阻尼是指任何的振动系统在振动中，一种性质或一种性质的定量表示，其中振动的幅度由于外部作用或由于系统中的固有原因而逐渐开始下降。这就相当于和一个“无质量”的刚度为k的等效弹簧并联着一个“无质量”、“无弹性”综合了这两种特性的等效阻尼。然后系统将会受到偶然的干扰从而使“无弹性”的等效质量m产生振动位移x,自由振动的运动方程为:
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+????
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+kx=0
若令
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δ
目录
一、绪论 1
二、数控刀具切削振动模型分析 3
三、 消除数控刀具切削振动的基本途径 5
（一）抑制激振力消除数控刀具切削振动 5
（二）提高数控刀具抗振性消除切削振动 6
四、铣刀的设计 7
（一）硬质合金可转位刀片技术要求 7
（二）铣削效率的计算 7
（三）立装可转位槽铣刀角度计算 8
（四）可转位槽铣刀的直径计算 9
（五）刀片端面伸出量F与刀体宽度L的计算 10
五、按图纸建立铣刀几何 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
模型 11
（一）刀片的建模与加工 12
（二）刀体的建模与仿真加工 12
（三）螺钉建模 13
（四）装配关系 14
六、 15
总结 15
谢辞 16
参考文献 17
一、绪论
如今在从事金属切削加工的领域中,金属切削加工的主要技术内容包括有：
1.在进行金属切削加工时对于金属屑的形成和变化；
2.加工时产生的切削力与切削功；
3.切削时产生的功转化为的热与切削时刀面与切削区域的平均温度；
4.刀具的磨损量和刀具的使用寿命；
5.切削振动；
6.刀具在加工时表面粗糙度和加工精度等。
振动现象是一种破坏正常的切削工艺流程的现象,并且几乎无法被消除,它也是直接影响切削工件的表面质量及其加工精度的重要因素。当振动开始增大或加剧时,将会出现振幅超过几十μm的振动，同时会伴随很大的噪声。在切削加工过程中，可能会出现超过100μm的振动，此时刀具或工件将会有松脱掉落的危险，降低了安全性，因此将无法再继续进行后续的加工。振幅在100μm以下时，虽然还是可以进行加工的，但已加工表面将会留有明显的振动划痕，表面精度将不能保证。但是因为各种客观因素，切削振动不可能消失，所以本论文只探讨如何合理的减小。
立装可转位槽铣刀主要是用来安装在数控铣床中立式铣床的主轴上,并且进行切削加工,如图11.立装可转位槽铣刀在铣削时直接地进行切削工作时都是完全无空程,铣削过程中的速度一般会比普通铣刀更高,所以,立装可转位槽铣刀被认为是一种精度高而且切削速度较快的刀具。在使用硬度系数比较高的可转位槽铣材料加工刀刃时,为了研究立式可转位槽铣刀刃的静应力、应变和其他应形,基本上都需要建立较精确的三维模型，然后再继续分析。
由于平头铣刀刃部的轴向受力比较大,并且当主刃会随着其在轴向方位上的移动而进行一定程度上的切削圆周时,其轴向方位的受力逐渐减小。因为对金属材料铣削加工的运动在金属材料的切削与加工制造中比较常见的一种研究类型,但如果仅根据其在加工过程中的应力与应变变化从而对其进行设计与建模时所面临的困难可能就会比较多, 所以本文仅对于金属材料铣削加工的运动研究目标也就是探索寻找更加高效且准确的金属材料加工切削技术。工件的材料、剪切速度及所需要的剪切厚度,这些因素在实际加工过程中都会对切削力造成不小的影响，从而引发切削时产生变形的现象。如果工件材料强度系数越高，切削过程中的摩擦系数就会越小。而如果材料的塑性相对而言较大，在切削的过程中应力越大，那么变形就会越大。切削速度开始变高，在没有积屑瘤的情况下，如果切削力越小，变形系数将会降低，反之将会升高。如果切削厚度增加，切削角度将会增大，摩擦系数将会减小，这样的切削应力会逐渐减小,变形将使它们逐渐缩小。切削力学会在一个铣削机械运动中,对于许多方面的工况和条件性能都会有着极其巨大的影响。比如说,如果道具的切削力越强,那么主切削刃的承载力将相应地会越强,从而可能会导致工作道具的磨损程度也就越高,进而可能会引发工作道具的使用寿命和精度大大缩短,最后将会在进行铣削和加工操作过程中,无形中增加了工作成本,降低了工作道具加工生产时的安全性与工作精准。所以研究立装可转位槽铣刀的三维切削力因素所起到的作用与影响将一定会发展成为工业生产过程中的必然过程,将立装可转位槽铣刀的三维建模作为研究对象从而进一步展开设计与分析,这将会对人类机械加工与制造业的发展进步将会有着非常重大意义与探索的价值。
图11 立装可转位槽铣刀
二、数控刀具切削振动模型分析
当数控刀具进行切削加工时，切削振动的主要表现形式为自激振动，自激振动有时是需要的，有时是有害的，本论文中是有害的，所以被需要抑制。如图21,因为刀具是用来进行切削运动的工具不可进行形变，所以将刀具视为一个“无弹性”的等效质量m,将需要进行加工的工件视为一个“无质量”的刚度为k的等效弹簧，并且我们假设这个等效质量m是支撑在一个刚度为k的等效弹簧上。但是将由于系统中总是会有阻尼的存在，阻尼是指任何的振动系统在振动中，一种性质或一种性质的定量表示，其中振动的幅度由于外部作用或由于系统中的固有原因而逐渐开始下降。这就相当于和一个“无质量”的刚度为k的等效弹簧并联着一个“无质量”、“无弹性”综合了这两种特性的等效阻尼。然后系统将会受到偶然的干扰从而使“无弹性”的等效质量m产生振动位移x,自由振动的运动方程为:
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