大批量定制中铣削刀具库平台的设计研究

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铣削刀具行业报告

铣削刀具行业报告一、行业概况。

铣削刀具是机械加工中常用的一种刀具，主要用于对工件进行铣削加工。

铣削刀具的种类繁多，包括平面铣刀、立铣刀、球头铣刀、齿轮铣刀等。

随着制造业的发展，铣削刀具行业也得到了快速的发展。

目前，全球铣削刀具市场规模不断扩大，市场竞争日趋激烈。

二、市场需求分析。

1. 行业发展趋势。

随着制造业的不断发展，对铣削刀具的需求也在不断增加。

特别是在汽车、航空航天、船舶、机械制造等领域，对高精度、高效率的铣削刀具需求量较大。

此外，随着3D打印、数控加工等技术的发展，对铣削刀具的要求也越来越高。

2. 市场需求趋势。

市场需求主要集中在高性能、高精度、高耐磨的铣削刀具上。

随着工件材料的不断更新，对铣削刀具的材料、结构、表面处理等方面也提出了更高的要求。

此外，对于一些特殊形状、特殊材料的工件，对应的铣削刀具也需要不断创新。

3. 技术发展趋势。

随着制造业的数字化、智能化发展，对铣削刀具的技术要求也在不断提高。

例如，采用先进的材料、涂层技术，提高铣削刀具的耐磨性和切削性能；采用CAD/CAM技术设计和制造铣削刀具，提高生产效率和产品质量；采用先进的数控加工设备，提高铣削刀具的加工精度和稳定性。

三、市场竞争分析。

1. 主要竞争对手。

铣削刀具行业的竞争主要集中在国际知名品牌和国内知名企业之间。

国际知名品牌如Sandvik Coromant、Kennametal、Iscar等，在产品品质、技术创新、服务质量等方面具有较大优势；国内知名企业如江苏华兴刀具、浙江永嘉刀具、山东昌鑫刀具等，在本土市场具有一定的竞争优势。

2. 竞争形势。

市场竞争主要体现在产品品质、价格、服务等方面。

国际知名品牌凭借其先进的技术和品质优势，占据了市场的一部分份额；国内知名企业则通过不断提高产品品质、降低成本、加强售后服务等方式，争取更多的市场份额。

此外，一些小型刀具企业也通过专业化、定制化服务，寻求市场的突破。

3. 发展趋势。

未来，铣削刀具行业将呈现出集中度更高、国际化程度更高的发展趋势。

铣削工艺与刀具设计

铣削工艺与刀具设计铣削工艺与刀具设计是机械加工中的重要环节之一、铣削是指用铣刀或刀具通过旋转和推进的方式，在工件上去除材料，形成所需的形状和尺寸。

铣削工艺的质量和效率直接关系到加工件的精度和生产效率。

而刀具的设计又是铣削工艺的核心，决定着铣削的效率和质量。

首先，铣削工艺的一般流程包括工艺准备、设备准备、加工参数选择、工艺参数调整、刀具选择、加工过程控制和加工后工序等。

工艺准备包括根据零件图纸和要求确定加工工艺路线和工艺参数；设备准备包括确定加工机床和夹具，并进行检查和调试；加工参数选择包括切削速度、进给量、主轴转速等的确定；工艺参数调整是根据加工中的实际情况进行适当的调整和修正；刀具选择是根据加工零件的特点和要求来选择合适的刀具；加工过程控制包括刀具进给和切削深度的控制等；加工后工序包括零件的清洗、检验和包装等。

其次，刀具设计是铣削工艺的核心。

刀具设计涉及到刀材的选择、刀具结构的设计和刃磨工艺的确定等。

刀材的选择是根据被加工材料的性质和加工环境的要求来确定的。

常用的刀材有高速钢、硬质合金和陶瓷材料等。

刀具结构设计包括刀具的几何形状、刀尖形状和刀柄结构等。

常用的刀具有立铣刀、球头铣刀、面铣刀和T型刀等。

刃磨工艺的确定则是选择适当的砂轮和砂轮修整装置，并掌握良好的砂轮修整技术。

在铣削工艺和刀具设计中，还需要注意一些关键问题。

首先是切削力和切削热的控制。

对于高硬度、高韧性和高温度材料，需提高切削力和切削热的控制能力，采用合理的切削速度和刀具冷却方式来减小切削热的影响。

其次是表面质量的要求。

需要根据零件的表面粗糙度和光洁度要求，选择合适的刀具和切削参数，并采用适当的切削方式，如干切或湿切。

再次是刀具的寿命和经济性。

刀具的寿命直接影响加工效率和成本。

为了提高刀具的寿命，可采取刀具涂层技术、增加刀具的刃数、合理选择刀具的材料和刀具结构等措施。

总结而言，铣削工艺与刀具设计是机械加工中的重要环节。

良好的工艺和刀具设计能够提高加工效率和质量，降低成本。

研究数控铣削加工刀具系统的选择原则

研究数控铣削加工刀具系统的选择原则数控铣削加工刀具系统的选择原则是：应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选用刀具及刀柄等。

刀具系统选用总的原则是：适用、安全、经济。

①适用是要求所选择的刀具能达到加工的目的，完成材料去除，并达到预定的加工精度。

如粗加工时，选择有足够刚性的刀具能快速去除材料；而精加工时，为了能把结构形状全部加工出来，要使用较小的刀具加工到每一个角落。

再如，切削低硬度材料时，可以使用高速钢刀具；而切削高硬度材料时，就必须要用涂刀具、硬质合金刀具等。

②安全指的是在有效去除材料的同时，不会产生刀具的碰撞、折断等。

要保证刀具及刀柄不会与工件相碰撞或者挤擦，避免造成刀具或工件的损坏。

如加长的直径很小的刀具切削硬质材料时，很容易折断，选用时一定要慎重。

③经济指的是能以最小的成本完成加工。

在同样可以完成加工的情形下，选择相对综合成本较低的方案，而不是选择最便宜的刀具。

刀具的耐用度和精度与刀具价格关系非常大。

必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，可以使总体成本比使用普通刀具更低，产生更好的效益。

如进行钢材切削时，选用高速钢刀具，其进给只能达到100mm/min；而采用同样大小的硬质合金刀具，其进给可以达到500mm/min以上，可以大幅缩短加工时间，虽然刀具价格较高，但总体成本反而更低。

通常情况下，优先选；经济性良好的可转位刀具。

选择刀具时还要考虑安装调整方便、刚性好、耐用度和精席高。

在满足加工要求的前提下，使刀具的悬伸长度尽可能短，以提高刀具系统的刚性和切削稳定性。

在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀动作。

因此，必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具能迅速、准确地装到机床主轴或刀库上。

编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸，便于编程时输人程序中。

铣削组合机床及其工作台设计

摘要组合机床是根据具体情况的需要，对机床进行合理的设计，使其满足加工要求。

它具有自动化程度较高，加工质量稳定，工序高度集中等特点。

目前，组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化和柔性化方向发展。

本次设计是完成对铣削组合机床及其工作台的设计，使其满足对减荷阀体的前后两端面的切削加工。

首先针对所要加工的零件，对机床进行总体方案设计，确定机床的总体布局。

然后对工作台进行设计。

在设计工作台时，根据工作台移动速度，确定丝杠转速，并确定进给变速箱传动方案，最后设计工作台结构。

关键词：组合机床，工作台，丝杠，进给变速箱ABSTRACTCombination machine is based on the specific needs of the machine for a reasonable design to meet the processing requirements. It has a fairly high degree of automation, processing, stable quality, highly centralized process characteristics. Currently, the portfolio machine being developed efficient, high-precision, high automation and flexible direction.This design is completed right combination milling machine and its stage design, make it responsive to the valve body by the Security Council ends before and after the cutting. First in response to the processing of parts for machine tools for the overall program design, overall layout of the machine. Then the design stage. In the design stage, according to the speed mobile workstations, set screw speed, and to determine the feed Gearbox Drive program final design stage structure.Keywords:Combination machine, workstations, screw, feed Gearbox目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)前言 (1)第1章组合机床概述 (2)1.1 组合机床及其特点 (2)1.2 组合机床的工艺范围及加工精度 (2)1.3 组合机床的发展趋向 (3)第2章机床总体设计 (4)2.1 影响组合机床方案制订的主要因素 (4)2.2机床总体方案设计的依据 (4)2.2.1 工件 (4)2.2.2 刀具 (5)2.3工艺分析 (5)2.3.1工艺方法的确定 (5)2.3.2机床运动的确定 (6)2.4确定切削用量 (7)2.4.1确定工件余量 (7)2.4.2选择切削用量 (7)2.5机床主要技术参数的确定 (7)2.5.1主轴转速的确定 (7)2.5.2主运动驱动电动机功率的确定 (8)2.5.3进给驱动电动机功率的确定 (9)第3章工作台设计（进给传动设计） (10)3.1铣刀切削力的分解 (10)3.2工作台的设计 (11)3.2.1工作台T形槽的选用 (11)3.2.2导轨的设计 (11)3.3滑动丝杠螺母机构 (14)3.3.1移动部件重力计算 (15)3.3.2导轨所受力的分解与计算 (15)3.3.3进给牵引力的计算 (15)3.3.4传动丝杠直径设计 (16)3.3.5传动丝杠结构设计 (17)3.3.6传动丝杠的支承 (18)3.3.7传动丝杠螺母的结构 (19)3.4支承件的设计 (20)3.4.1支承件的功用及基本要求 (20)3.4.2支承件的结构分析 (21)3.5进给传动设计 (22)3.5.1确定丝杠转速 (23)3.5.2传动变速箱设计 (23)3.6标准件的选择 (27)总结 (30)参考文献 (31)致谢 (32)前言金属切削机床（简称机床）是用刀具或磨具对金属工件进行切削加工的机器。

机械加工中的铣削刀具设计与性能研究

机械加工中的铣削刀具设计与性能研究导言在现代工业制造中，机械加工是不可或缺的环节之一。

铣削作为常用的机械加工方法，其工艺与工具的设计对加工质量和效率起着重要作用。

本文将探讨铣削刀具的设计与性能研究，以期提高铣削加工的效率和质量。

一、铣削刀具的设计原则铣削刀具的设计需要考虑多个因素，包括加工材料的性质、切削力的大小与方向、切削温度的升高以及刀具的寿命等等。

为了提高切削效果，刀具设计应遵循以下原则：1.合理选择刀具材料：刀具材料的选择直接影响切削力和切削温度等因素。

常用的刀具材料有高速钢、硬质合金等。

根据具体的加工材料和工艺要求，选择合适的刀具材料能够提高刀具的使用寿命和加工效率。

2.切削角的设计：切削角是指刀具主切削边与工件接触平面的夹角。

切削角的设计能够有效控制切削过程中的切削力和切削温度，减少工件的变形和刀具的磨损。

根据加工材料和加工要求，选择合适的切削角能够提高切削效率和加工质量。

3.切削刃的形状设计：切削刃的形状对切削效果有着直接的影响。

合理设计刀具的切削刃形状能够减小切削力和切削温度，提高加工效率和质量。

常用的切削刃形状有直刃、斜刃、弯刃等，根据加工对象的要求选择合适的切削刃形状能够最大限度地提高加工效率。

二、铣削刀具的性能研究铣削刀具的性能研究是指通过实验和理论分析等手段对刀具性能进行评估和优化。

刀具的性能研究对于改进刀具设计和提高加工效率至关重要。

1.刀具的耐磨性：铣削刀具在加工过程中往往会受到严重的磨损，导致刀具寿命的缩短。

因此，研究和改进刀具的耐磨性是提高切削效率和降低加工成本的重要途径。

通过实验和模拟分析等手段，可以评估不同刀具材料和刀具结构对刀具耐磨性的影响，找到更好的刀具设计方案。

2.刀具的刚性：刀具的刚性对于铣削加工的精度和表面质量有着重要影响。

刀具刚性差会导致加工过程中刀具的振动和抖动，进而影响加工质量。

因此，研究和改进刀具的刚性是提高加工精度和表面质量的关键。

通过刚性测试和有限元分析等手段，可以评估和优化刀具的刚性，提高铣削加工的精度和表面质量。

mastercam铣削刀具库的设定方法

mastercam铣削刀具库的设定方法一、前言mastercam各种加工方式的加工参数，包括切削参数的实现都是以对话框形式设置的，使用时只需填写即可。

mastercam铣削中提供公制、英制两类共6个刀具库，基本刀具在刀具库中都有收录，设置加工参数时，调用刀具库中刀具后切削参数即自动输入到对话框中。

但是实际使用中我们发现提供的刀具几何参数各轴进给率、提刀速度、主轴转速等切削参数，并不符合车间现有刀具的实际情况,同时它也不能反映车间刀具库中刀具拥有的基本情况，在使用时必须对每一个项目进行设置。

下面就mastercam铣削刀具库的建立方法加以探讨，以建立适合车间使用的刀具库。

二、刀具库的基本结构及设置方法1．铣削刀具库的结构及设置规定刀具库由刀具库规定说明以及若干个单独的刀具描述段组合而成，每个描述段又由9行组成，对刀具作具体说明，单个刀具描述段之间由一个空描述段隔开。

下面分别对各行进行详细说明。

（1）刀具库的注释说明注释说明的每行以＃开头，后接说明语句，包括刀具库的建立日期，设置方法，各参数意义等。

如#刀具库格式monjan1414:51:192002。

（2）刀具描述段的组成刀具描述段共由9行组成。

第1行以tool开始，说明刀具定义开始，行号必须标出，而且后跟“”，两者中间以空格隔开，结果为：1——tool，以下各行规定和本行相同。

第2行说明刀具材料，系统规定各数字代表材料为：1——hss, 2——carbide,3——coatedcar,4——ceramic, 5——borzon, 10——unknown，设置时应用数字代表填入。

第3行为对刀具进行注解。

第4行指定刀具名称。

第5行指定刀具制造厂。

第6行指定刀具夹头。

第7行指定刀具各项参数。

按照刀具号码、刀具型式、半径型式、直径、刀角半径crad、螺纹头数thds、刀尖角度、半径补正、刀长补正、xy进给率、z轴进给率、提刀速率、主轴转速、冷却液、刃数顺序指定各个刀具的各项参数，各参数之间以空格隔开，0可以不带小数点。

加工中心刀刀库(链式刀库)机械毕业设计方案

第一章绪论本章首先从数控机床的发展历程引出加工中心的发展趋势，再具体到本次设计针对的刀库的任务要求，明确了本设计任务的主要内容。

引言1952年世界上出现了第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。

1958年第一台加工中心问世，它将多工序<铣、钻、镗、铰、攻丝等）加工集于一身；适应加工多品种和大批量的工件；增加机床功能<自动换刀、自动换工件、自动检测等），使自动化程度和加工效率上了一个新台阶；使无人化<或长时间无人操作）加工成为现实。

90年代以来，数控加工技术得到迅速的普及及发展，数控加工中心在制造业得到越来越广泛的应用。

目前国内企业生产制造的加工中心主要是面向生产领域，其结构复杂、精度高、封闭性强，价格昂贵。

加工中心已成为柔性制造系统、计算机集成制造系统和自动化工厂的基本单元。

加工中心是数控机床的代表，是高新技术集成度高的典型机电一体化机械加工设备，受到世界各工业发达国家的高度重视，技术迅速发展，品种和数量大幅度增加，成为当今世界机械加工设备中最引人注目的一类产品。

加工中心简介加工中心的发展简史1952年世界上出现第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。

它用易于修改的数控加工程序进行控制，因而比大批量生产重使用组合机床生产线和凸轮、开关控制的专用机床有更大的柔性，容易适应加工件品种的变化，进行多品种加工。

它用数控系统对机床的工艺功能、几何图形运动功能和辅助功能实行全自动的数字控制，因为有更高的自动化程度和加工效率，大大改变了中小批量生产中普通机床占整个机械加工70%~80%的状况。

数控机床能实现两坐标以上联动的功能，其效率和精度比用手工和样板控制加工复杂零件要高得多。

1958年第一台加工中心在美国卡尼、特雷克<Kearney&Trecker）公司问世。

现代加工中心的内容是什么？第一，它是在数控镗床或数控铣床的基础上增加自动换刀装置，可使工件在一次装卡中，能够自动更换刀具，自动完成工件上的铣削、钻孔、镗孔、铰孔、攻丝等工序的数控机床。

大批量定制实施中的若干问题研究

区分顾客的共性特点和个性需求以及产品结构和生产过程中的相似信息和个性环节，利用标准化、模块化和通用化等方法，将定制生产通过产品重
构、生产过程重组转化为批量生产，然后通过产品顾客参与设计的阶段为产品相对定制程度提
供了一种实际指标。需要注意的是，定制既不是对所有产品都必
一
大批量定制是一种在系统整体优化思想指导下，完全基于顾客需求驱动，以大批量生产的低成本、高质量和高效率提供定制产品和服务，满足顾客个性化、多样化需求的生产方式。大批量定制
般而言，设计包括产品设计和过程设计。
定制产品必须根据顾客需求来设计，定制企业首先要了解顾客的定制要求，获得顾客的需求信息。
成本快速地向顾客交付高质量产品、满足顾客个性化需求是大批量定制要解决的关键问题。定制
产品和生产过程的设计与定制产品的生产组织是大批量定制实施的关键要素。研究表明，大批量
定制的设计问题与顾客早期参与以及产品和生产过程的模块化密切相关，以通过这两种方法予可以解决；生产组织是大批量定制的实现过程，直接影响定制产品的成本、质量和交货期，以通过可提高企业基础管理水平、平顺物流、增加生产系统柔性和敏捷性以及实行过程控制和标准化操作
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第８第３卷期
２０年５０６月
东北大学学报（社会科学版）
ＪｕｎｌｆｒｅｓｅｎＵｎｖｒｉ（ｏｉｃｎｅｏｒａｏｔａｔｉｓｙＳｃｌｉｃ）ＮｏｈｒｅｔａＳｅ
则是不知道自己的确切需求，这是大批量定制设

铣削刀具项目可行性研究报告

铣削刀具项目可行性研究报告索引一、可行性研究报告定义及分类 (1)二、可行性研究报告的内容和框架 (2)三、可行性研究报告的作用及意义 (4)四、铣削刀具项目可行性研究报告大纲 (5)五、项目可行性研究报告服务流程 (12)六、智研咨询可行性研究报告优势 (14)一、可行性研究报告定义及分类项目可行性研究报告是投资经济活动（工业项目）决策前的一种科学判断行为。

它是在事件没有发生之前的研究，是对事务未来发展的情况、可能遇到的问题和结果的估计。

可行性研究报告对项目市场、技术、财务、工程、经济和环境等方面进行精确系统、完备无遗的分析，完成包括市场和销售、规模和产品、厂址、原辅料供应、工艺技术、设备选择、人员组织、实施计划、投资与成本、效益及风险等的计算、论证和评价，选定最佳方案，作为决策依据。

项目可行性研究报告为决策者和主管机关审批的上报文件。

国家发展和改革委立项的可行性研究报告可行性研究报告分类——按用途二、可行性研究报告的内容和框架1、项目投资预算、项目总体投资环境对资源开发项目要深入研究确定资源的可利用量，资源的自然品质，资源的赋存条件和开发利用价值。

2、全面深入地进行市场分析、预测全面深入地进行市场分析、预测。

调查和预测拟建项目产品在国内、国际市场的供需情况和销售价格；研究产品的目标市场，分析市场占有率；研究确定市场，主要是产品竞争对手和自身竞争力的优势、劣势，以及产品的营销策略，并研究确定主要市场风险和风险程度。

3、深入进行项目建设方案设计。

包括：项目的建设规模与产品方案、工程选址、工艺技术方案和主要设备方案、主要材料辅助材料、环境影响问题、项目建成投产及生产经营的组织机构与人力资源配置、项目进度计划、所需投资进行详细估算、融资分析、财务分析等等。

4、项目总结项目总结系统归纳，包括国民经济评价、社会评价、项目不确定性分析、风险分析、综合评价等等。

可行性研究报告的内容可行性研究报告的框架三、可行性研究报告的作用及意义可行性研究报告的作用项目可行性研究的意义四、铣削刀具项目可行性研究报告大纲核心提示：铣削刀具项目投资环境分析，铣削刀具项目背景和发展概况，铣削刀具项目建设的必要性，铣削刀具行业竞争格局分析，铣削刀具行业财务指标分析参考，铣削刀具行业市场分析与建设规模，铣削刀具项目建设条件与选址方案，铣削刀具项目不确定性及风险分析，铣削刀具行业发展趋势分析。

刀具仓库管理系统设计方案

刀具仓库管理系统设计方案简介该文档提供了一个刀具仓库管理系统的设计方案。

该系统旨在提高刀具仓库的管理效率和精度，减少刀具丢失和浪费，降低车间成本和生产风险。

目标•管理库存刀具信息，实现入库、出库、借用和归还等操作；•满足车间对刀具使用的时效性和精度要求，优化刀具使用的规划和排程；•实时呈现库存状况和刀具盘点结果，提升物流管理效率和安全性。

功能和模块登录模块该模块实现用户登录和权限验证。

可以通过管理员账号对用户进行管理和授权，同时记录日志和统计用户行为。

仓库管理模块该模块实现对刀具库存的管理和跟踪。

可以创建刀具信息并分类，设置到期时间和安全库存阈值。

通过条码识别和RFID识别可以自动化实现仓库和刀具的状态控制。

刀具使用模块该模块实现对刀具使用的管理和统计。

可以实时查询刀具位置和状况，展示刀具使用情况和维修记录，同时提供故障反馈和异常报警等功能。

刀具整理模块该模块实现对刀具仓库的整理和维护。

可以按需求对刀具的流转、维护和检查等进行规划和安排。

统计和报表模块该模块实现对刀具库存和使用情况的统计和报表分析。

可以生成各类有用的数据和图表，提供支持决策的信息和建议。

技术实现该系统采用客户端/服务器架构，技术栈主要包括：前端技术•HTML/CSS/JavaScript•Vue.js框架•Element-UI组件库后端技术•Spring Boot框架•Spring Security身份验证•JWT令牌验证•MyBatis ORM框架数据库技术•MySQL数据库•Redis缓存数据库•Apache Dubbo分布式服务框架部署和维护该系统可以部署在云端或本地，同时需要注意防止数据泄露和系统故障。

建议定期备份数据并更新系统补丁，同时升级软件和硬件环境，保障系统稳定性和安全性。

总结本文介绍了一个刀具仓库管理系统的设计方案，旨在提高刀具仓库的管理效率和精度，减少刀具丢失和浪费，降低车间成本和生产风险。

同时，该系统支持多种常见的功能和模块，可以提供多维度的数据分析和报表展示，支持客户端/服务器架构和云端/本地部署，是一个具有实用价值的刀具仓库管理解决方案。

面向大批量定制的设计思想研究

是实现大批量定制的核心和源头 … 。面向ＭＣ的设计技术是以先进的哲理、思想为理论指导，以关键技术为支撑，以相关技术贯穿始终，以面向大批量定制的设计方法为手段的技术体系（图ｌ所示）。如］本文在文献的基础上，讨了面向大批量定制的探设计哲理、思想。
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第３４卷第４期
Ｖｏ．４Ｎｏ４１３．
河南科技学院学报（自然科学版）
ＪｕａｆＨｅａｎｔｕｅｏｃｅｃｎｅｈｏｏｙｏｒｌｏｎｎＩｓｉｔｆＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇｎｔ
ｓｌｐｏｉｅｅｒｏａｉｄｐｊｔｏｇｔｔｌｒｄｓｔｔｎｚｒｅｕｈ．ｉｖｈａｌｅｏｃｔｉｈ
ＫｅｒｓＭａｓＣｓｍｚｔｎｒｔｎｌｅｒｅｔｙｗｏｄ：ｓｕｔｉｉｉａｚｄｐｏｃｏａｏａｏｉｊ
中图分类号：４６２Ｆ０．
文献标识码：Ａ
文章编号：６３６６２０）４Ｄ８一３１７－００（０６０一０２Ｄ
ＲｅｅｒｈｏｔｅｄｓｇｈｕｇｏｓａｃｎｈｅｉｎｔｏｈｔｆｒＭａｓＣｕｔｍｉａｉｎｓｓｏｚｔｏ
２００６年ｌ２月
Ｄｅ．０６ｅ２ｏ
面向大批量定制的设计思想研究
万秀颖，张学良，陈锡渠，余泽通，国会安
（河南科技学院，河南新乡４３０）５０３摘要：提出了面向大批量定制的设计技术体系框架，对面向大批量定制的设计哲理、思想进行了深入的探讨。面

MasterCAM铣削刀库设定方法

库设定方法铣削刀库设定方法MasterCAM铣削刀一、前言MasterCAM各种加工方式的加工参数，包括切削参数的实现都是以对话框形式设置的，使用时只需填写即可。

MasterCAM铣削中提供公制、英制两类共6个刀具库，基本刀具在刀具库中都有收录，设置加工参数时，调用刀具库中刀具后切削参数即自动输入到对话框中。

下面就MasterCAM铣削刀具库的建立方法加以探讨，以建立适合车间使用的刀具库。

下面分别对各行进行详细说明。

（1）刀具库的注释说明注释说明的每行以＃开头，后接说明语句，包括刀具库的建立日期，设置方法，各参数意义等。

如#刀具库格式MonJan1414:51:192002。

（2）刀具描述段的组成刀具描述段共由9行组成。

第1行以TOOL开始，说明刀具定义开始，行号必须标出，而且后跟“”，两者中间以空格隔开，结果为：1——TOOL，以下各行规定和本行相同。

第2行说明刀具材料，系统规定各数字代表材料为：1——HSS,2——CARBIDE,3——COATEDCAR,4——CERAMIC,5——BORZON,10——UNKNOWN，设置时应用数字代表填入。

第3行为对刀具进行注解。

第4行指定刀具名称。

第5行指定刀具制造厂。

第6行指定刀具夹头。

第7行指定刀具各项参数。

按照刀具号码、刀具型式、半径型式、直径、刀角半径crad、螺纹头数thds、刀尖角度、半径补正、刀长补正、XY进给率、Z轴进给率、提刀速率、主轴转速、冷却液、刃数顺序指定各个刀具的各项参数，各参数之间以空格隔开，0可以不带小数点。

铣削刀片项目可行性研究报告

铣削刀片项目可行性研究报告可行性研究报告，铣削刀片项目一、背景概述铣削刀片是金属加工中广泛使用的切削工具之一，它在各种铣削加工过程中起着至关重要的作用。

随着制造业的发展和现代机械制造工艺的需求，铣削刀片市场呈现出巨大的潜在市场需求。

因此，本报告旨在对铣削刀片项目进行可行性研究，以验证其在市场上的可行性和潜在收益。

二、项目介绍1.项目名称：铣削刀片项目2.项目内容：研发、生产和销售铣削刀片3.项目规模：初期计划年产5000套铣削刀片4.项目地点：选择在具备相对成熟机械制造产业基础的地区，如***市及周边地区三、市场潜力分析1.市场需求：随着制造业的不断发展，对于高效、精确加工工具的需求日益增长。

铣削刀片作为金属加工中重要的切削工具，具备广泛应用前景。

2.市场规模：据市场调研数据显示，全球铣削刀片市场规模在近几年以平均年增长率8%左右增长，预计2025年市场规模将超过100亿美元。

3.市场竞争：目前铣削刀片市场存在着几十家规模较大的企业，但市场竞争较为集中，前几名企业的市场份额占据了大部分份额。

本项目的竞争优势需要在技术创新、产品质量等方面得到体现。

四、技术可行性分析1.技术优势：本项目通过引进国内先进的铣削刀片生产设备与技术，并在此基础上进行自主研发与创新，提高产品质量和性能。

2.技术限制：项目需要一定的研发投入和技术人才支持，可能会遇到制度环境、设备供应等方面的限制。

因此，项目在成立之后需加大技术人才引进和培养力度。

五、经济效益分析1.投资规模：初期资金需求约为1000万元，其中包括研发费用、设备购置费用、场地租赁费用及运作资金等。

2.成本分析：项目需要考虑材料采购成本、生产成本、人工成本、管理成本等，通过合理的成本控制来提高项目的盈利能力。

3.收益预测：项目初期预计年产值为5000万元，预计3年后可达到年产值1亿元，项目收益比较可观。

六、风险评估1.市场风险：市场竞争激烈，产品同质化现象普遍，企业需在品质、技术、服务等方面做出差异化。

刀具检测和刃磨实验平台的创新

刀具检测和刃磨实验平台的创新当代的机械制造和数控技术的应用，以及大量的CAD/CAM介入，机床的刚性得到了很大的提升，以往的刀具已经不能再适应现在的加工方式。

随着科技及生产加工方式的进步，更快速的加工出成品对刀具提出了更高的可靠度、精度、寿命等要求。

所以刀具的发展必定要与数控设备机密切的联系在一起，借鉴国外新兴的技术对于国内制造业的发展是一条捷径。

21世纪，数控加工技术在机械制造行业兴起，如何衡量一个国家的制造業水平是否先进，完全取决于其数控设备的先进程度及数控设备的占有量。

不久的将来数控加工技术将全面取代传统的机械制造业。

所以对刀具测量与刃磨实验平台的创新就尤为重要。

标签：MC403；刀具测量；刀具刃磨1 研究的目的随着数字技术和CAD/CAM的快速发展，设计创新一套适于机械领域与航空领域的实验平台迫在眉睫。

该设备基于数控技术将刀具几何角度的检测和刃磨无缝衔接，能实现通过数字技术来设计刀具角度的同时还能实现刀具的刃磨。

因此该设备既可用于刀具角度的研究，也可用于数控技术的使用。

而刀具几何角度的刃磨和测量单元能够对普通车刀和钻头的刃磨及角度测量。

数控单元则根据数控指令实现试验台的单动及联动。

不但能实现半闭环控制，还可以实现闭环控制。

目前，国内外刀具生产企业多如牛毛，刀具的角度及材料趋于完善，但其主攻的制造行业，价格高昂，不适合工厂里的初级工人，而且对于航空材料的加工，刀具角度及材料更是保密。

为此，将刀具刃磨与数控技术相结合从而设计刀具几何角度并且刃磨实验系统并扩充数据库，将非常适合国内发展，特别是新兴的航空产业。

本实验平台采用模块化设计，不同模块之间的衔接有很高的操控度和自由度，同时意向性和目标性很强。

2 研究的意义在当今的机械制造行业中，数控技术逐步取代传统的制造手段，成为最主流的生产方式。

特别是国家放开低空领域促进航空工业园区的建立，低空小型飞行器的设计和制造将激发制造业更上一个台阶，针对于航空飞行器的材料加工，尽管不是空白，但是只有少数企业掌握。

数控铣刀设计与优化技术研究综述

Journal of Mechanical Strength2023,45(2):414-422DOI :10.16579/j.issn.1001.9669.2023.02.022∗20210728收到初稿,20210902收到修改稿㊂江苏省青年基金项目(BK20190676),江苏省高校自然科学基金项目(19KJB460019)资助㊂∗∗汪东明,男,1972年生,江苏响水人,汉族,江苏电子信息职业学院副教授,工学硕士,主要研究方向为机械制造及其自动化㊁汽车电子控制技术㊂∗∗∗孟龙晖(通信作者),男,1985年生,江苏高邮人,汉族,南京工业大学机械与动力工程学院讲师,博士,主要研究方向为精密制造,智能制造,加工变形控制㊂数控铣刀设计与优化技术研究综述∗RESEARCH ON DESIGNING AND OPTIMIZATION OFMILLING TOOL :A REVIEW汪东明∗∗1㊀孟龙晖∗∗∗2㊀张㊀浩2㊀王㊀华2(1.江苏电子信息职业学院智能交通学院,淮安223003)(2.南京工业大学机械与动力工程学院,南京211816)WANG DongMing 1㊀MENG LongHui 2㊀ZHANG Hao 2㊀WANG Hua 2(1.School of Intelligent Transportation ,Jiangsu Vocationnal College of Electronics and Information ,Huaiᶄan 223003,China )(2.School of Mechanical and Power Engineering ,Nanjing Tech University ,Nanjing 211816,China )摘要㊀主要针对目前的铣刀设计优化方面的研究进展进行了相应的综合和描述㊂根据目前切削加工制造领域所存在的问题,刀具的设计过程也会针对这些问题而进行相应的改进和优化㊂主要从加工质量㊁刀具磨损㊁加工振动㊁排屑性能㊁加工效率这个五个方面对刀具所做的改进和优化的研究进展进行了较为详细的描述和总结,最后对目前已有的技术的问题进行了分析,并对后期数控铣刀技术的研究提出了相应的展望㊂关键词㊀铣刀㊀设计㊀优化㊀切削中图分类号㊀TG71Abstract ㊀The research progress of designing and optimization of milling tool is summarized.The design process of cuttingtools has greatly improved and optimized according to the existing problems in the field of cutting and manufacturing.The research progresses of the improvement and optimization of the milling tool in five aspects,such as:Machining quality,tool wear,machining vibration,chip removal performance and machining efficiency are mainly described and summarized.Finally,it analyzes the existing technical problems,and puts forward the corresponding prospects for the later research of NC milling tool technology.Key words㊀Milling tool ;Design ;Optimization ;MachiningCorresponding author :MENG LongHui ,E-mail :menglonghui @ ,Tel :+86-25-58139352,Fax :+86-25-58139352The project supported by the Natural Science Foundation of Jiangsu Province (No.BK20190676),and the Natural Science Foundation of the Jiangsu Higher Education Institutions of China (No.19KJB460019).Manuscript received 20210728,in revised form 20210902.0㊀引言㊀㊀国家的强大和日益兴盛离不开国家的制造业发展,而一个国家的机械制造业的水平也从一定程度上体现着整个国家的制造业发展水平㊂机械制造属于我国基础性工业,需要持续优化生产效率与质量㊂尽管我国机械制造技术研究起步较晚,但目前已获得良好成果,增强了我国工业制造在国际市场中的竞争力[1]㊂虽然目前制造领域不断发展,出现很多新兴产业和制造技术,而切削加工作为机械制造领域中的传统加工方式,其目前的地位仍然无法被取代,而切削加工中数控刀具技术的发展,会对该领域产生举足轻重的影响㊂近年来,数控加工技术的快速发展进一步促进了数控刀具结构基础研究的快速发展和新产品的研发㊂世界各大数控刀具厂商生产的数控机床用刀具种类规㊀第45卷第2期汪东明等:数控铣刀设计与优化技术研究综述415㊀㊀格繁多㊁数量庞大,往往令人眼花缭乱[2],相应的出发点基本可以总结为加工效率㊁加工精度,以及加工成本(经济性)等方面[3]㊂而刀具技术的改进往往是从刀具材料㊁刀柄结构㊁涂层以及刀具几何特征等方面着手而进行的设计和改进㊂本文对前人在数控铣刀的设计和优化方面的代表性的研究进行介绍,并对相应的研究进展进行相应的分析,最后对该领域的研究进行总结和展望㊂1㊀刀具设计方法㊀㊀刀具设计主要考虑到加工质量㊁刀具寿命㊁加工成本以及环境保护等方面㊂被加工件表面质量除了受切削参数影响外,还会受刀具参数影响,特别是几何参数,有研究给出了相应答案[4-8],同样,刀具的基体材料[9-12]㊁涂层[13-17]㊁刀具振动[18-22]以及排屑性能[23-25]均会对工件表面产生重要影响㊂目前数控刀具的设计和优化绝大部分是根据实际需求对刀具多方面同时优化,且主要还是基于刀具几何参数㊁材料㊁涂层这些方面进行展开[26][27]954-959[28]933-941[29]12-25,同时与切削参数和切削条件优化配合,最终满足相应工艺要求㊂2㊀刀具设计优化的不同方面2.1㊀加工质量㊀㊀机械加工表面质量包含表面形貌㊁表面粗糙度㊁微观组织㊁显微硬度㊁位错密度以及表面残余应力等方面[30],目前针对加工质量对刀具所做的优化主要是针对表面粗糙度[31-33]㊂文献[27]954-959对硬质合金铣刀进行了设计㊁优化和评价,从四个方面对刀具设计过程进行表述,即刀具材料㊁涂层㊁几何参数以及切削条件㊂在刀具材料方面,给出了几种常用刀具材料:碳钢㊁合金钢㊁高速钢(HSS)㊁硬质合金等,其指出由于硬质合金钢诸多方面的优越性能,目前为最常用的刀具材料;在几何参数方面,指出与三刃铣刀相比,两刃铣刀具备更好的排屑空间;其提到三种刀具涂层,氮化钛(TiN)㊁碳氮化钛(TiCN)和氮化铝钛(AlTiN),不同涂层有自身相应运用,不过碳氮化钛涂层适用于高速㊁高进给和高温下的切削过程㊂其通过实验和仿真进行分析,结果表明相应刀具能有效加工MS200工具钢,获得较高的表面光洁度㊂文献[28]933-941基于Taguchi法,采用试验㊁信噪比和方差分析,确定表面粗糙度主要影响因素㊂基于高速钢刀具铣削6061铝合金,设计刀具轴向前角29ʎ,刀尖圆半径0.15mm,导程角45ʎ,最终得出在主轴转速884r/min,进给量243mm/min,轴向前角0ʎ下,表面粗糙度达到最优㊂文献[29]12-25主要从表面加工质量和刀具寿命两方面分析了某特殊硬质合金刀具设计对AISI D3钢端铣加工的影响㊂实验所用WC刀片(AlCrN涂层)和刀柄如图1所示㊂图1㊀AISI D3硬质钢端铣实验刀具Fig.1㊀AISI D3hard steel end milling tool used in the experiment结果表明,在可接受的刀具寿命下,可获得表面粗糙度R a在0.1~0.3μm之间㊂针对参数的优化,建立了铣削工艺参数(切削速度v c和进给量f z)㊁表面粗糙度和刀具磨损形态之间的关系分布,得到了R a分布直方图㊂结果表明,刀具几何参数,如倒角,切削角以及刀尖圆弧半径等参数对精加工质量有至关重要的影响㊂文献[34]提出了将剪切/锯齿切削(主刃切削)和断裂/剪切复合切削(主刃和微切削刃依次切削)两种切削方式组合的新型刀具设计,如图2所示㊂在不同切削用量下,材料去除机理依次发生变化,使得加工面损坏量最小并保证相应的加工质量㊂图2㊀复合切削方式的刀具设计Fig.2㊀Compound cutting mode tool design2.2㊀刀具磨损㊀㊀刀具一定程度磨损后若不及时更换,会产生振动[35]㊁切削温度急剧升高[36],使得表面粗糙度[37-38]和表面残余应力发生恶化[39-40]㊂高效优化刀具寿命不仅降低加工成本,同时也保证加工质量㊂目前有研究通过优化切削参数提高刀具寿命[41-42],其属于被动优化,以牺牲加工效率来提高刀具寿命,如果以材料去除量来评价刀具耐磨性,其并不具备明显优势㊂文献[43]根据508III钢的材料性能和铣削条件,设计了分层面铣刀的阶梯结构,铣削加工件断面图和实验设备如图3所示㊂通过单因素实验,分析切削力随轴向和径向前角的变化规律;根据刀具后刀面磨损状态选择最佳前角㊂其基于模糊数学理论建立分层面铣刀性能的多级模糊㊀416㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度2023年㊀图3㊀阶梯结构分层面铣刀加工件断面和实验设备Fig.3㊀Section of part machined with stepped structure layered facemilling cutter and the experimental equipment综合评价体系,对四种结构刀具进行了性能评价㊂结果表明,采用多齿二级结构的T1型平面铣刀性能最优,其径向前角γf ㊁轴向前角γp 以及切削刃角κr 分别为3ʎ㊁5ʎ㊁75ʎ㊂文献[44]提出计算刀体刀片分布的数学方法,目的为使刀片的刃口磨损率相等㊂其选择商用标准刀片,将其放置于成形铣刀轴向截面中,如图4所示;根据刀具切削用量和磨损率,估算各位置的刀具寿命㊂为均匀刀片磨损和优化刀具寿命,可在同一位置使用多个刀片㊂确定刀片位置和每个位置刀片数量后将刀片螺旋分布于刀体外围㊂该成形铣刀成本远低于特殊定购刀片的铣刀,其刀片均从标准刀片中选取,刀刃变钝可及时更换㊂图4㊀在成形铣刀轴向部分的刀片布置Fig.4㊀Blade arrangement in axial part of forming milling cutter文献[45]通过PCBN 和硬质合金刀具端铣AISI13㊁AISID6和DIN1273材料(切削速度在60~100m /min)㊂结果表明,刀具后刀面磨损很大程度取决于切削速度㊂PCBN 刀具所加工表面粗糙度R a 可达0.2~0.35μm,硬质合金刀具加工表面质量也算好,但刀具寿命较短,PCBN 刀具端铣加工AISI13和DIN1273过程刀具寿命可接受㊂相应的刀具磨损如图5所示;当工件材料含硬质合金颗粒时,刀具后刀面会出现严重磨损,端铣过程冷却液的使用会增大表面下裂纹出现的可能㊂文献[46]指出在CFRP 螺旋铣削制孔过程中,刀具磨损是加工表面损伤的主要因素㊂为优化刀具寿命,其结合碳纤维布双向螺旋铣削成孔技术,对阶梯式双向铣刀的设计㊁制造和切削性能进行分析㊂利用微分几何法,建立阶梯式双向铣刀齿形几何模型和螺旋图5㊀PCBN 和硬质合金刀具端铣加工DIN12713的磨损状态(v =60m /min)Fig.5㊀Wear state of PCBN and cemented carbide end millingtools in machining DIN12713(v =60m /min)刃数学模型㊂对所设计的阶梯式双向铣刀的磨削过程和精度进行测试㊂结果表明,阶梯式双向铣刀(图6a)轴向切削力比对称式双向铣刀(图6b)轴向切削力小,且反向铣削波动更为平缓㊂特别在后向切削刃上,前刀面磨损分布均匀,磨损较慢,加工质量优于后者㊂图6㊀阶梯式双向铣刀和对称双向铣刀对比图Fig.6㊀Comparison between stepped bidirectional milling cutter andsymmetrical bidirectional milling cutter文献[47]指出,球头铣刀(图7a)在钛合金加工过程中存在效率低㊁磨损严重㊁加工表面质量难以保证等问题,对钛合金加工用旋转摆线铣刀(图7b)进行了相应的优化㊂建立旋转摆线铣刀廓面数学模型,提出旋转摆线铣刀正交螺旋线刃口曲线参数方程;基于刃口曲线方程和坐标变换,推导了旋转摆线铣刀前刀面的五轴磨削轨迹方程;制作了旋转摆线铣刀,并对刀具轮廓和几何角度的磨削精度进行检测;对旋转摆线铣刀和球头铣刀切削TC11合金过程进行对比实验㊂结果表明,与球头铣刀相比,旋转摆线铣刀的轴向力与切向力之比较小㊂其侧面磨损缓慢,可保证良好的表面加工质量㊂2.3㊀切削振动㊀㊀切削振动与多因素有关,如机床结构[48-49],切削力(切削参数)[50-51]以及刀具磨损[52-53],切削振动造成加工表面质量恶化和刀具加剧磨损,形成恶性循环㊂目前通过优化切削参数降低切削振动的研究有不少,其依然属于被动优化,其在一定程度上可达到降低振㊀第45卷第2期汪东明等:数控铣刀设计与优化技术研究综述417㊀㊀图7㊀球头铣刀与旋转摆线铣刀示意图Fig.7㊀Schematic diagram of ball end milling cutter androtary cycloid milling cutter动的效果,但大部分时候会对加工效率产生影响㊂文献[54]对两自由度被动阻尼器进行建模并优化,并运用于长悬伸减振铣刀的优化设计中㊂对两自由度被动阻尼器的动力学进行建模;对两自由度阻尼器减振铣刀提出设计方案;对两种结构的铣刀进行实验测试,如图8所示,以证实所设计减振铣刀的优越性㊂图8㊀无阻尼器铣刀和减振铣刀切削效果对比Fig.8㊀Comparison of cutting effect under non damper millingcutter and vibration damping milling cutter文献[55]在分析传统立铣刀加工过程振动机理的基础上,提出不等螺旋角立铣刀结构,如图9所示㊂通过理论分析,推导出不等螺旋角立铣刀在圆周方向等分隔处的刃长表达式㊂通过软件模拟验证表达式的可靠性㊂分析立铣刀各刃等分隔影响因素,提出不等螺旋角立铣刀结构㊂结果表明,与传统立铣刀相比,不等螺旋角立铣刀有较好的抗震效果㊂图9㊀不等齿距抗振铣刀结构设计Fig.9㊀Structural design of anti-vibration milling cutterwith unequal tooth pitch文献[56]指出通过在刀盘上布置不均匀分布刀片可避开系统固有频率,避免产生共振,从而降低加工过程振动幅度,其通过实验验证了自己的观点;文献[57]提出并制造了一种面铣刀,以改善加工过程动态特性,刀具结构包括双阶梯刀片,刀盘上固定两组刀片,外圆刀片A 和内圆刀片B,内圆刀片B 介于相邻两个外圆刀片之间,如图10a 所示,内圆刀片呈现不均匀分布,角度呈现2ʎ~4ʎ的差别,实验过程所用刀具如图10b 所示㊂图10㊀刀盘和刀片示意图和实物图Fig.10㊀Schematic diagram and picture of cutter disk and blade最终发现该刀具加工过程中,振动幅值在时域内减小20%~40%,频域振动谱峰值比传统商用刀具低15%~25%,实验与仿真结果吻合度较高,进一步验证了其优化观点㊂文献[58]指出铣刀采用变节角可提高加工效率,抑制颤振,应用变螺距刀具可提高加工稳定性㊂其提出设计变螺距铣刀的解析法㊂相应的等螺距和变螺距刀具如图11所示㊂结果表明,在期望主轴转速下,与等螺距刀具相比,变螺距刀具能使得临界稳定轴向切深提高126%;切削力降低53%,证实了其颤振抑制设计的实用性㊂图11㊀等螺距刀具和变螺距刀具对比图Fig.11㊀Comparison between constant pitch tools and variable pitch tools文献[59]基于深腔和深孔特征结构件的加工需求,指出随着刀具悬伸量的增加易发生颤振,其基于单自由度被动减振器,设计了一种阻尼铣刀,采用等峰值准则对嵌入式阻尼器进行刚度和阻尼设计,实验过程所用刀具如图12所示㊂模态分析表明,长径比约为8的阻尼刀具在所有方向都能达到75%的振幅减小量㊂文献[60]针对大长径比铣刀在工作过程发生强烈颤振现象,提出被动式阻尼动力减振铣刀,如图13所示㊂分别从颤振稳定性㊁切削力和表面质量等方面将其与普通铣刀对比,结果表明,减振铣刀模态参数得到显著优化,颤振幅值减小约35.3%,加工表面质量㊀418㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度2023年㊀图12㊀实验过程中所用铣刀Fig.12㊀Milling cutter used in the experiment显著提高㊂图13㊀减振铣刀三维装配模型Fig.13㊀Three dimensional model of vibration damping milling cutter2.4㊀排屑顺畅性㊀㊀切削过程中所产生的切屑,如果不能顺畅地流出,缠绕在刀具上,与刀具前刀面产生剧烈摩擦,加剧前刀面磨损,产生更多切削热,使得切削温度升高,最终影响刀具切削性能[61]332-339㊂文献[61]332-339指出,安装双面八角形 ON 可转位铣刀片的45ʎ平面铣刀目前应用较为广泛,通过分析该刀具使用情况并结合该刀具结构特点,基于市面常见的ON 刀片,如图14a 所示,提出一款新切削刃结构 ON 刀片 ,如图14b 所示,安装ON 刀片后的可转位铣削刀具如图14c 所示㊂图14㊀双面八边形可转位铣削刀片和安装ON 刀片可转位铣削刀具Fig.14㊀Double sided octagonal indexable milling blade andindexable milling tool with ON blade文献[62]基于激光在PCD 刀具前刀面加工出断屑槽,相应的断屑槽设计主要有5个参数,即棱带宽度㊁倾角㊁反屑角㊁槽宽和反屑面转角;其工作可归纳为三个方面:确立PCD 刀具断屑槽棱带宽度和反屑角的关系;对槽宽值的表达式进行了改进;对于倾角和反屑面转角范围进行了确定㊂最终通过实验和仿真验证了相应设计的有效性㊂文献[63]对不同刀具倾角和切削参数组合下的结果进行分析,实验装置如图15a 所示㊂结果表明,铣刀片倾角对于加工面粗糙度和切屑断面形状有重要影响,切削断面形状受刀片倾角影响程度达95%,不同刀具倾角下的切屑形态如图15b 所示,其给出合理的倾角范围为30ʎ~45ʎ,指出在该区间内可得到较好的表面加工质量和切屑断面形态㊂图15㊀不同刀具倾角的实验装置和不同切屑形态Fig.15㊀Experimental device for different tool inclination anddifferent chip morphologies文献[64]对自行式和可转位刀具加工TC11合金过程进行分析,相应的刀具结构如图16a 所示㊂结果表明,相对于可转位刀具,自行式旋转刀具的切削力更小,且具有更好的耐磨性;两种刀具均产生锯齿状切屑,但自行式旋转刀具下的切屑卷曲度大于可转位铣刀,随着铣削时间的增加,自行式旋转刀具下的切屑形态更加规则,锯齿分布更加均匀,如图16b 所示;不仅如此,随着时间推移,可转位铣刀加工表面质量急剧恶化,而自行式旋转铣刀加工表面仍呈现较规则平整形貌㊂图16㊀自行式旋转刀具和不同刀具下的切屑Fig.16㊀Self propelled rotary tool and chips obtained underdifferent cutting tools文献[65]以生产实际需求为目标,设计了三种齿形的倒角铣刀,分别为双层齿倒角铣刀㊁直齿倒角铣刀和斜齿倒角铣刀,同时进行了相应的铣削实验分析,根据实验结果发现,双层齿结构倒角铣刀的结构相对较为合理,刀尖部位有更大的容屑空间,在很大程度上改善了切屑堵塞现象,有良好的分屑排屑性能,在铣削加㊀第45卷第2期汪东明等:数控铣刀设计与优化技术研究综述419㊀㊀工过程中受到的铣削力要明显小于斜齿和直齿倒角铣刀,在三种齿形倒角铣刀中性能表现最优,最终提高了加工质量及生产效率㊂文献[66]基于能耗和断屑问题提出在刀刃上设计相应的凹槽,如图17a 所示,结果表明,其加工过程能耗大幅降低,同时在断屑方面具备相应优势,如图17b ~图17c 所示㊂图17㊀新型铣刀结构和切屑对比Fig.17㊀New milling cutter structure and comparison of chips2.5㊀生产效率㊀㊀单纯靠增大切削用量提高加工效率会加剧刀具磨损,目前有研究通过提高刀具耐磨性来提高切削用量㊂文献[67]针对碳钢和高速钢刀具,优化刀具涂层,基于相应涂层增大刀具耐磨性㊂文献[68]表明,刀具前角14ʎ㊁主间隙角10ʎ的几何特征最适合低温加工条件,同时其分析了切削速度对刀具寿命的影响,结果表明,切速110m /min 时可得最长刀具寿命91min㊂其指出,在Ti6Al4V 合金精加工过程中,采用液氮低温冷却与所提出的刀具相结合可使材料去除效率提高83%㊂文献[69]针对钛合金侧铣加工,对铣刀几何参数进行了优化,优化结果为:前角10ʎ,后角12ʎ,螺旋角38ʎ,相应的设计角示意图如图18所示㊂通过实验和仿真表明,优化后的刀具配合优化后的切削参数,在保证加工效率基础上进一步提高加工质量㊂图18㊀铣刀圆横截面各几何参数示意图Fig.18㊀Schematic diagram of geometric parameters ofcircular cross section of milling cutter文献[70]将锯齿立铣刀的形状转换为圆形可转位铣刀,如图19所示㊂切削力㊁边界条件和刀具几何参数间的高度非线性说明了该设计方案的必要性;传统的矩形可转位刀片可得到较平整的加工面,而圆形可转位刀片加工表面质量不具备优势,不过其可降低径向切削力和切削力矩㊂作为工艺限制性因素之一的最大径向力,圆形可转位铣刀可将其降低14%,进而在一定程度上提高切削用量和加工效率㊂图19㊀矩形可转位铣刀和圆形可转位铣刀Fig.19㊀Rectangular indexable milling cutter and circularindexable milling cutter3㊀结论与展望㊀㊀作为传统加工领域中的刀具技术,经过这几十年的发展,从刀具的材料㊁几何参数以及涂层等方面,都取得了不错的发展㊂不过目前刀具技术依然存在以下问题:1)目前高端刀具制造成本依然较高,且一直是该领域的一个制约因素,虽然刀具技术在进步,但刀具的价格依然居高不下,从而使得加工成本的降低出现瓶颈㊂2)对于难加工材料,如钛合金,镍基合金等,会造成刀具的快速磨损,目前的刀具技术均难以较好地克服该问题,许多时候需要很苛刻的切削条件,如相应的冷却液等,而由于冷却液使用会造成环境的污染,目前大环境下提倡干切削,因此对刀具提出了更严格的要求㊂3)刀具设计应与智能系统结合,不能仅依靠刀具本身实现加工过程优化,加工过程刀具磨损无法避免,如何在线准确检测刀具状态并及时调整工艺参数㊁加工条件或更换刀具,最大限度地延长刀具使用时间并保证加工质量,还有待多个学科的共同进步㊁融合发展㊂参考文献(References )[1]㊀王新甲,张㊀燕.我国现代机械制造技术的发展趋势研究[J].南方农机,2021,52(12):138-140.WANG Xinjia,ZHANG Yan.Research on the development trend of modern machinery manufacturing technology in China [J].ChinaSouthern Agricultural Machinery,2021,52(12):138-140(InChinese).[2]㊀杨晓晶.数控刀具的现状与发展趋势[J].装备制造技术,2011(12):103-105.YANG Xiaojing.The current stage and development trend of the NC cutting tools[J].Equipment Manufacturing Technology,2011(12):103-105(In Chinese).[3]㊀亓㊀军.绿色制造技术在金属加工中刀具的选择应用[J].内燃机与配件,2021(11):117-118.㊀420㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度2023年㊀QI Jun.Selection and application of green manufacturing technologyin metal 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复杂刀具磨削工艺数据库系统的研究与开发

复杂刀具磨削工艺数据库系统的研究与开发摘要：复杂刀具磨削工艺数据库系统是一种利用计算机技术和数据库技术来存储、管理和分析刀具磨削工艺参数的高级工具。

本文将介绍复杂刀具磨削工艺数据库系统的研究与开发内容，包括系统需求分析、数据库设计、系统实现和应用实例等。

通过该系统，可以提高磨削工艺的可靠性和效率，推动刀具制造技术的发展。

关键词：复杂刀具；磨削工艺；数据库系统；需求分析；数据库设计；系统实现；应用实例一、引言复杂刀具在现代制造业中起着重要的作用，其磨削工艺的优化和精确控制是保证刀具质量和加工效率的关键。

传统的刀具磨削工艺数据多为手工记录和经验积累，存在着信息不全、信息分散和信息难以应用等问题。

为了解决这些问题，研究者开始利用计算机技术和数据库技术来存储、管理和分析刀具磨削工艺参数。

复杂刀具磨削工艺数据库系统应运而生，它可以提供一种快速、准确和可靠的刀具磨削工艺参数的存储和检索方式，为工艺优化和刀具制造提供科学依据。

二、系统需求分析复杂刀具磨削工艺数据库系统的需求分析主要包括：用户需求分析、功能需求分析和性能需求分析。

通过与刀具制造企业和磨削工艺专家的沟通交流，了解他们的需求和期望，进而确定系统的功能和性能要求。

三、数据库设计数据库设计是复杂刀具磨削工艺数据库系统的核心内容，它涉及到数据模型设计、关系模式设计和数据表设计等。

通过对刀具磨削工艺参数的分析和分类，设计出合理的数据库结构，建立各个数据表的关系和属性，保证数据的可靠性和有效性。

四、系统实现系统实现是将数据库设计的结果转化为实际可用的复杂刀具磨削工艺数据库系统的过程。

这个过程需要利用数据库管理系统和编程语言等工具来进行开发，包括数据库的创建、数据导入和数据查询等操作。

同时，还需要设计合适的用户界面，提供友好的操作方式和数据展示功能。

五、应用实例以某刀具制造企业为例，介绍了复杂刀具磨削工艺数据库系统的应用实例。

通过对该企业的刀具磨削工艺参数进行收集和分析，建立了数据库，实现了刀具磨削工艺参数的自动化记录和查询。