立装可转位槽铣刀的设计开发
立装可转位槽铣刀的设计开发
摘要
可转位刀具具有切削效率高、刀具寿命长、加工质量好、综合经济效益显著等优点,因此在我国机械制造等行业的应用日益广泛。随着国内先进数控机床的应用不断增加,与之配套的可转位刀具的应用也日益显示出其重要性,同时数控加工也对可转位刀具的设计提出了更高要求。随着计算机硬件与软件的发展,CAD技术不断向着智能化、集成化、网络化和参数化的方向发展。用CAD方法开发产品时,零件设计模型的建立速度是决定整个产品开发效率的关键。
本课题中，现代可转位刀具不仅应能满足高速切削、干式切削等先进切削技术的需要,而且对产品功能的多样化、结构的合理化、外观造型的美观等方面也提出了更高要求。由于可转位刀具形状及装配关系复杂,排屑槽多为曲面,尺寸大都为投影尺寸,设计工作繁琐,采用传统的手工绘图设计方法效率很低,费时费力,且不易保证设计质量。应用UG(Unigraphics)软件的三维实体造型(3D Solid Mod-eling)及数控编程(Manufacture)功能,使可转位刀具的设计变得简单、方便,大大提高了设计效率和设计精度,且易于实现产品的CAD/CAM一体化开发，大大加快了刀具的研发周期。
关键词立装刀具；可转位刀具；三维实体造型
Design and development of vertically mounted
indexable slot milling cutter
Abstract
Indexable cutting tool with high efficiency, long tool life, good processing quality, comprehensive and significant economic benefits, etc., and therefore in China's machinery manufacturing industry is increasingly widespread. With the application of advanced CNC machine tools increasing ancillary indexable cutting tool applications are increasingly shows its importance, but also for the CNC machining of indexable cutting tool design put forward higher requirements. With the development of computer hardware and software, CAD technology continues toward intelligent, integrated, networked and parametric direction. When developing products using CAD methods to establish the speed part design model is to determine the key to the entire product development efficiency.
In this topic, modern indexable cutting tool should not only be able to meet the needs of high-speed cutting, dry cutting and other advanced cutting technology, and diversification of product features, rationalizing the structure, appearance and other aspects of appearance also put forward higher requirements . Due to the shape of indexable cutting tools and assembly complex relationship, flutes and more curved, size mostly projection size, design work tedious, using traditional hand-drawing low design efficiency, time-consuming, and difficult to guarantee the quality of design.
Three-dimensional solid modeling applications UG (Unigraphics) software (3D Solid Mod-eling) and NC programming (Manufacture) function, so indexable tool design simple, convenient, greatly improving design efficiency and accuracy, and easy to implement integrated CAD / CAM product development, greatly accelerating the development cycle of the tool.
Keywords vertical installation tool; indexable cutting tools; 3D solid modeling
目录
摘要...................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................... II
第1章绪论 (1)
1.1 本课题研究的背景和意义 (1)
1.2 国内外金属切削刀具的技术现状及发展趋势 (2)
1.2.1 刀具材料的现状及发展趋势 (2)
1.2.2 刀具结构的现状及发展趋势 (3)
1.2.3 国内外可转位刀具的发展现状及趋势 (4)
1.3 研究的主要内容主要问题和解决方法 (7)
第2章可转位槽铣刀分析 (8)
2.1 铣刀的种类 (8)
2.1.1 几种常见的可转位铣刀的类型 (8)
2.2 平装刀具与立装刀具的区别与立铣刀 (9)
2.3 可转位刀具 (11)
2.4 可转位铣刀的合理选用 (11)
2.4.1 采用合适的铣刀结构 (11)
2.4.2 可转位铣刀的角度选择 (12)
2.4.3 可转位铣刀齿数(齿距)的合理确定 (14)
2.4.4 可转位铣刀的直径 (14)
2.4.5 可转位铣刀的最大切削深度 (15)
2.4.6 刀片牌号的选择合理选择 (15)
2.4.7 夹紧方式的选择 (16)
2.5本章小结 (17)
第3章立装可转位槽铣刀的设计 (18)
3.1 硬质合金可转位刀片技术要求 (18)
3.2铣削效率的计算 (19)
3.3 立装可转位槽铣刀角度计算 (20)
3.4 可转位槽铣刀的直径计算 (22)
3.5 刀片端面伸出量F与刀体宽度L的计算 (23)
3.6 可转位铣刀齿数(齿距)的合理确定 (24)
3.7本章小结 (24)
第4章可转位槽铣刀几何模型的建立 (25)
球头立铣刀的参数化设计及有限元讲解
球头立铣刀的参数化设计及有限元分析
摘要：本文在国内外关于球头立铣刀的设计、分析等方面研究的基础上,应用Pro/ENGINEER技术和相关数学理论,研究了球头立铣刀的整体建模,以及参数化系统的建立,并从球头立铣刀的几何模型着手,建立了一个适用于球头立铣刀铣削的三维铣削力模型,应用软件对球头立铣刀进行了静力分析和模态分析。本文的主要研究内容为： 从球头立铣刀的几何模型着手,将球头立铣刀刀刃进行离散化处理,利用常规铣削力经验公式,建立一个适用于球头立铣刀的三维铣削力模型。并利用ANSYS 有限元软件对球头立铣刀进行静力分析,模态分析。校核所设计铣刀的应力,并将得到的固有频率与立铣刀在外力作用下的振动频率相比较,避免发生共振现象。本文的研究成果将大大改善高精度数控球头立铣刀的设计方法,缩短刀具的设计周期,从而快速响应市场的需求。同时本文开发的球头立铣刀参数化设计系统也为其他类似的刀具设计的研究提供参考。 关键词：球头立铣刀；切削力模型；有限元分析
第一章绪论 在当今制造业的快速发展中,切削加工起着十分重要的作用。现代切削刀具在推进制造技术进步和提高企业加工效率、降低制造成本等方面发挥了重要的作用[1]。其中,球头立铣刀作为一种高性能的自由曲面加工刀具,其性能和品质的优劣对于切削加工的精度、效率和产品品质都有直接而重要的影响。球头立铣刀刀具与数控机床或加工中心配合可以实现高效率、高质量的加工,在模具、汽车、航空航天、机械电子等制造领域应用广泛。 现代刀具设计、制造技术是机械制造与设计的重要技术之一。它已逐步发展成集数学理论、计算机应用技术、现代设计方法等为一体的高新技术产业[2]。随着数控加工技术的不断精进,加工对象也日趋复杂,对于加工复杂曲面的特种回转面类型的刀具如球头立铣刀等高精度、高性能刀具的需求也与日俱增。 国外较我国在刀具方面的研究起步早、投入成本高,在刀具设计与制造方面储备了大量的经验和技术。中国市场在高精度数控刀具领域,起步比较晚,目前总的来说技术的水平还比较低。为了缩小与发达国家的差距,国内一些企业购进国外先进设备,直接购进国外成品毛坯,自主生产和制造。此种方式是拉近与国外优质刀具差距的一种方式。但是,这种方式也只能是短期效益,产品的核心技术和高附加值仍然被设备提供方和毛坯供货方垄断。因此,利用引进的新技术,进一步加强研究与应用,掌握现代产品制造的先进技术,使技术理论化,是振兴我国刀具行业主要的路径之一[3][4]。在对球头立铣刀刀具方面,加强对球头立铣刀的设计与制造理论的研究,开发出属于自己的刀具设计软件,是实现此类刀具国产化的重要途径。 1.1 球头立铣刀的特点及种类 球头立铣刀属于像其他端面立铣刀、旋转锉等外形复杂的回转面类型的刀具。它在精加工刀具中占有很大的比例,被广泛用于航空、汽车、船舶制造工业及铸造、塑料成型、医疗器材或工艺美术品加工等多种行业。它也是复杂三维曲面精加工中所用到的重要刀具之一,其独特的刃形形、螺旋型使得球头立铣刀的加工精度高,刀具寿命长、并且可以轴向进刀,它满足了对复杂空间曲面自动加工的需要。 球头立铣刀的制造一般都是采用磨制加工,其螺旋沟槽也有通过轧制成形的。它的形状和性能特点决定了其成形方法与通常的按形面精确去除金属的铣削加工的区别。同时,它的几何建模和加工成形理论也有自己的特点。由于球头立铣刀的尺寸比较小,刃型复杂,且需要在走刀中由砂轮直接刃磨出刀具的齿槽,并保证加工后的刀刃形状符合要求,即球头刀刃必须在球面上,同时前刀面和后刀面也要达到一定的要求,这必然会使球头立铣刀的成形过程和加工方法都比较复杂,
可转位车刀的设计方案
一、车刀的结构 机夹可转位车刀是将可转位硬质合金刀片用机械的方法夹持在刀杆上形成的车刀，一般由刀片、刀垫、夹紧元件和刀体组成(见图1)。 图1 机夹可转位车刀组成 根据夹紧结构的不同可分为以下几种形式。 ·偏心式(见图2) 偏心式夹紧结构利用螺钉上端的一个偏心心轴将刀片夹紧在刀杆上，该结构依靠偏心夹紧，螺钉自锁，结构简单，操作方便，但不能双边定位。当偏心量过小时，要求刀片制造的精度高，若偏心量过大时，在切削力冲击作用下刀片易松动，因此偏心式夹紧结构适于连续平稳切削的场合。 图2 偏心式夹紧结构组成 ·杠杆式(见图3) 杠杆式夹紧结构应用杠杆原理对刀片进行夹紧。当旋动螺钉时，通过杠杆产生夹紧力，从而将刀片定位在刀槽侧面上，旋出螺钉时，刀片松开，半圆筒形弹簧片可保持刀垫位置不动。该结构特点是定位精度高、夹固牢靠、受力合理、适 用方便，但工艺性较差。 图3 杠杆式夹紧结构组成 ·楔块式(见图4) 刀片内孔定位在刀片槽的销轴上，带有斜面的压块由压紧螺钉下压时，楔块一面靠紧刀杆上的凸台，另一面将刀片推往刀片中间孔的圆柱销上压紧刀片。该结构的特点是操作简单方便，但定位精度较低，且夹紧力与切削力相反。 图4 楔块式夹紧结构 不论采用何种夹紧方式，刀片在夹紧时必须满足以下条件：①刀片装夹定位要符合切削力的定位夹紧原理，即切削力的合力必须作用在刀片支承面周界内。 ②刀片周边尺寸定位需满足三点定位原理。③切削力与装夹力的合力在定位基面(刀片与刀体)上所产生的摩擦力必须大于切削振动等引起的使刀片脱离定位基面的交变力。夹紧力的作用原理如表1所示。 可转位车刀片的形状有三角形、正方形、棱形、五边形、六边形和圆形等，是由硬质合金厂压模成形，使刀片具有供切削时选用的几何参数(不需刃磨);同
2铣刀的种类和结构特点
铣刀的种类和结构特点 铣刀的种类很多(大部分已经标准化)，其分类方法也很多，下面是几种通常的分类方法和常用的铣刀。 按铣刀切削部分的材料分类：高速钢铣刀、硬质合金铣刀、特殊材料刀具、涂层刀具等。 高速钢铣刀有整体的和镶齿的两种一般形状较复杂的铣刀都是整体高速钢铣刀． 硬质合金铣刀、陶瓷刀具以及超硬材料刀具大多数不是整体的，将硬质合金刀片以焊接或机械夹固的方式镶装在铣刀刀体上，如硬质合金立铣刀、三面刃铣刀等。 按铣刀的刀齿结合方式分类：整体铣刀、镶齿铣刀及特殊形式铣刀等。 整体铣刀是指铣刀的切削部分，装夹部分及刀体成一整体。这类铣刀可用高速钢整料制成，也可用高速钢制造切削部分，用结构钢制造刀体部分，然而焊接成一整体，直径不大的立铣刀、三面刃铣刀、锯片铣刀都采用这种结构． 镶齿铣刀可分为焊接式和机夹式。机夹式根据刀体结构不同，可分为可转位和不转位。 不转位的如高速钢镶齿铣刀的刀体用结构钢，刀齿是高速钢，刀体和刀齿利用尖齿形槽镶嵌在—起。 直径较大的三面刃高速钢铣刀和高速钢套式面铣刀，一般都采用这种结构。
可转位铣刀是用机械夹固的方式把硬质合金刀片或其它刀具材料安装在刀体上，因而保持了刀片的原有性能。 刀刃磨损后，可将刀片转过一个位置继续使用。这种刀具节省了材料，节省了刃磨时间，提高了生产效率。 特殊型式铣刀有复合刀具、可逆攻螺纹刀具等等。 按刀齿齿背的形式分类：（见图1-4-3）尖齿铣刀、铲齿铣刀。 尖齿铣刀的刀齿截面上，齿背是由直线或折线组成，如图1-4-3（b）所示。这类铣刀齿刃锋利，刃磨方便，制造比较容易，生产中常用的二面刃铣刀、圆柱铣刀等都是尖齿铣刀。 铲齿铣刀的刀齿截面上，齿背是阿基米德螺线，齿背必须在铲齿机床上铲出。如图1-4-3（a）所示。这类铣刀刃磨后，只要前角不变，齿形也不变。由于铲齿铣刀前角小，因此切削性能差。成形铣刀为了保证刃磨后齿形不变，一般都采用铲齿结构。 图1-4-3 铣刀刀齿的结构形式 (a) 铲齿铣刀的刀背截面(b)尖齿铣刀的刀背截面 按铣刀的安装方式分类：带孔铣刀、带柄铣刀。 带孔铣刀是采用孔安装的铣刀称为带孔铣刀，如三面刃铣刀、圆柱铣刀等。
立装可转位槽铣刀的设计开发
立装可转位槽铣刀的设计开发 摘要 可转位刀具具有切削效率高、刀具寿命长、加工质量好、综合经济效益显著等优点,因此在我国机械制造等行业的应用日益广泛。随着国内先进数控机床的应用不断增加,与之配套的可转位刀具的应用也日益显示出其重要性,同时数控加工也对可转位刀具的设计提出了更高要求。随着计算机硬件与软件的发展,CAD技术不断向着智能化、集成化、网络化和参数化的方向发展。用CAD方法开发产品时,零件设计模型的建立速度是决定整个产品开发效率的关键。 本课题中，现代可转位刀具不仅应能满足高速切削、干式切削等先进切削技术的需要,而且对产品功能的多样化、结构的合理化、外观造型的美观等方面也提出了更高要求。由于可转位刀具形状及装配关系复杂,排屑槽多为曲面,尺寸大都为投影尺寸,设计工作繁琐,采用传统的手工绘图设计方法效率很低,费时费力,且不易保证设计质量。应用UG(Unigraphics)软件的三维实体造型(3D Solid Mod-eling)及数控编程(Manufacture)功能,使可转位刀具的设计变得简单、方便,大大提高了设计效率和设计精度,且易于实现产品的CAD/CAM一体化开发，大大加快了刀具的研发周期。 关键词立装刀具；可转位刀具；三维实体造型
Design and development of vertically mounted indexable slot milling cutter Abstract Indexable cutting tool with high efficiency, long tool life, good processing quality, comprehensive and significant economic benefits, etc., and therefore in China's machinery manufacturing industry is increasingly widespread. With the application of advanced CNC machine tools increasing ancillary indexable cutting tool applications are increasingly shows its importance, but also for the CNC machining of indexable cutting tool design put forward higher requirements. With the development of computer hardware and software, CAD technology continues toward intelligent, integrated, networked and parametric direction. When developing products using CAD methods to establish the speed part design model is to determine the key to the entire product development efficiency. In this topic, modern indexable cutting tool should not only be able to meet the needs of high-speed cutting, dry cutting and other advanced cutting technology, and diversification of product features, rationalizing the structure, appearance and other aspects of appearance also put forward higher requirements . Due to the shape of indexable cutting tools and assembly complex relationship, flutes and more curved, size mostly projection size, design work tedious, using traditional hand-drawing low design efficiency, time-consuming, and difficult to guarantee the quality of design.
刀具的结构
教学课题刀具的结构 教学课时 2 教学目的掌握常用车刀的类型及特点 掌握铣刀的几何角度 掌握孔加工刀具的结构特点教学难点孔加工刀具的结构特点 教学重点常用车刀的类型及特点 教学方法讲解法、讨论、实物 教具准备教材、车刀、麻花钻 教学过程
可转位刀片型号：见标准GB2079-87。 可转位车刀常用的夹紧机构：见图4-5。 2.可转位机夹刀片特点 1)用机械夹固的方法将普通刀片夹持在刀杆上； 2)刀片无需高温焊接，不会引起硬度下降、产生裂纹； 3)刀具耐用度高，生产率高； 4)刀杆可重复使用，废刀片可回收再制，经济效益高； 5)刀片重磨后，尺寸逐渐变小，为了恢复刀片的工作位置，在车刀结构 上设有刀片调整机构，以增加重磨次数； 6)刀片压板的端部，可起断屑器作用。 3.焊接车刀特点 结构简单，紧凑，刀具刚度好，抗振性强，制造方便，适用灵活。但切削性 能较低，辅助时间较长。 二.孔加工刀具 分两大类： 1.钻孔刀具：麻花钻、中心钻和深孔钻等； 2.扩孔刀具：扩孔钻、铰刀及镗刀等。 标准高速钢麻花钻的结构，如图4-9a： 柄部，有直柄和锥柄(d≥Φ13mm时)两种； 颈部，用于标注直径、材料牌号及商标； 前端工作部分，包括切削和导向。切削部分可看作两把一正一反的车刀，并 在一起同时车削孔壁，螺旋槽面为前刀面，顶端曲面为主后面。两个主后面的交 线为横刃。 麻花钻的几何参数： 1)前角随直径增大而增大。 2)后角随直径增大而减小。 3)顶角图4-9b两主切削刃在与其平行的平面上投影的夹角，标准为118。 4)横刃斜角图4-9b 在以钻头轴线为法线的平面内，横刃与主切削刃投影线 间的夹角，标准为50～55。 5)螺旋角β＝tg-1πd/p，螺旋槽上各点p相等，d大，β大。β大，前角大， 钻头锋利，有利于排屑，但强度弱，散热条件差。 三.铣刀 是多齿回转刀具。 1.铣刀的种类见图4-35 1)按用途分：平面铣刀(柱面、端面)、沟槽铣刀(立铣刀、T形刀和角度铣刀 等)、成形铣刀。 2)按齿背加工形式可分：铲齿铣刀(图4-35k)和尖齿铣刀。
通用型阶梯式可转位端铣刀设计与制造(含图纸)
通用型阶梯式可转位端铣刀设计与制造 摘要：本设计在阶梯切削法原理的基础上，采用径向错移量较大的单组阶梯式铣削方法，进行阶梯式可转位端铣刀的结构设计，并收集大量的资料来证明该刀具的可行性，为促进中小企业顺利推广刀具可转位技术开辟了一条新途径。 关键词：阶梯切削法；刀具可转位技术；径向错移量 Design and manufacture on the Universal Indexable Step Face Milling Cutter Abstract: This design base on the principle of step cutting，adopting the single-group step milling method of a bigger radial shift，going to design the structure of the step indexable face milling cutter，and collecting a large number of materials to prove that is usable，to open a new way for promoting the small or medium-sized enterprises to popularizing the indexable technology of the cutting tool smoothly. Key words:step cutting method indexable technology of the cutting tool radial shift
不锈钢的铣削加工参数
不锈钢的铣削加工 铣削不锈钢的特点是：不锈钢的粘附性及熔着性强，切屑容易粘附在铣刀刀 齿上，使切削条件恶化；逆铣时，刀齿先在已经硬化的表面上滑行，增加了加工硬化的趋势；铣削时冲击、振动较大，使铣刀刀齿易崩刃和磨损。 铣削不锈钢除端铣刀和部分立铣刀可用硬质合金作铣刀刀齿材料外，其余各类铣刀均采用高速钢，特别是钨—钼系和高钒高速钢具有良好的效果，其刀具耐用度可比W18Cr4V提高1～2倍。适宜制作不锈钢铣刀的硬质合金牌号有YG8、YW2、813、798、YS2T、YS30、YS25等。 铣削不锈钢时，切削刃既要锋利又要能承受冲击，容屑槽要大。可采用大螺旋角铣刀(圆柱铣刀、立铣刀)，螺旋角b从20°增加到45°(g n =5°)，刀具耐用 度可提高2倍以上，因为此时铣刀的工作前角g 0e 由11°增加到27°以上，铣削轻快。但b值不宜再大，特别是立铣刀以b≤35°为宜，以免削弱刀齿。 采用波形刃立铣刀加工不锈钢管材或薄壁件，切削轻快，振动小，切屑易碎，工件不变形。用硬质合金立铣刀高速铣削、可转位端铣刀铣削不锈钢都能取得良好的效果。 用银白屑(SWC)端铣刀铣削1Cr18Ni9Ti，其几何参数 采用波形刃立铣刀加工不锈钢管材或薄壁件，切削轻快，振动小，切屑易碎，工件不变形。用硬质合金立铣刀高速铣削、可转位端铣刀铣削不锈钢都能取得良好的效果。 用银白屑(SWC)端铣刀铣削1Cr18Ni9Ti，其几何参数为g f =5°、g p =15°、 a f =15°、a p =5°、k r =55°、k′ r =35°、g 01 =-30°、b g =、r e =6mm，当V c =50～90 m/min、 V f =630～750mm/min、a′ p =2～6mm并且每齿进给量达～时，铣削力减小10%～15%， 铣削功率下降44%，效率也大大提高。其原理是在主切削刃上磨出负倒棱，铣削时人为地产生积屑瘤，使其代替切削刃进行切削，积屑瘤的前角g b 可达20~～302，由于主偏角的作用，积屑瘤受到一个前刀面上产生的平行于切削刃的推力作用而成为副屑流出，从而带走了切削热，降低了切削温度。 铣削不锈钢时，应尽可能采用顺铣法加工。不对称顺铣法能保证切削刃平稳地从金属中切离，切屑粘结接触面积较小，在高速离心力的作用下易被甩掉，以免刀齿重新切入工件时，切屑冲击前刀面产生剥落和崩刃现象，提高刀具的耐用度。 高速钢刀具加工参数： 直径：主轴转速(r/min)进给量mm/min 3~4 1100~750 10~15 5~6 750~ 550 15~20 8~10 600~350 20~30 12~14 350~270 30~37 16~18 270~230 37~47,5 20~22 250~200 47~55
球头立铣刀铣削力有限元分析
有限元分析（论文） 球头立铣刀铣削力有限元分析 专业：机械电子 学生姓名：张娇 学号： 201201024
摘要 本文从球头立铣刀的几何模型着手，建立了一个适用于球头立铣刀铣削的三维铣削力模型，分析刀具几何角度的变化对切削力的影响，作为有限元分析的基础。应用有限元软件ANSYS，研究在不同铣削条件下(背吃刀量、每齿进给量、主轴转速、悬伸长度等)球头立铣刀的受力情况。 建立球头立铣刀仿真实体模型，进行有限元分析表明：其它铣削条件不变时，背吃量越大，球头立铣刀变形量和应力都同时增大，而且二者的增长幅度和增长趋势几乎相同；当每齿进给量增加时，球头立铣刀变形量和应力都同时增大，但是二者的增长幅度不同，球头立铣刀应力的增长更大一些；主轴转速越高，球头立铣刀变形量和应力也会越大，二者的增长趋势相同但是幅度不同，球头立铣刀变形量的改变较大。 Summary In the present paper,a three dimensional milling force model for ball-nose end mill Was established based on its the geometric model of cutting end edge．The influences of cutting edgeangles on cutting force were analyzed．With the assist of the finite element software“ANSYS”，real stress distributione were studied in the differen millingconditions，such as cutting depth，the feed amount of each tooth，main shaft rotation and theextended length etc．
基于ProMechanica的数控立铣刀优化设计
第一章 CAD/CAE/CAM的简述 1.1 CAD/CAE/CAM的发展历程 1963年美国教授I.E. Su terland成功研制出了世界上第1套实时交互的计算机图形系统SKETCHPAD，它标志着CAD技术的诞生。在1952年美国MIT试制成功了世界上第1台数控铣床，解决了复杂零件的加工自动化，促使了数控编程技术的发展。20世纪50年代中期，MIT研制开发了自动编程语言(APP)提出了被加工零件的描述、刀具轨迹的计算、后置处理及数控指令自动生成等CAM基本技术。从此以后，CAD技术与CAM技术便相辅相成地发展起来，在过去的40多年中，CAD/CAM技术经历了如下四个主要发展阶段【14~15】： ①20世纪50年代的初始准备阶段美国麻省理工学院(MIT)于1950年在“旋风”计算机上采用阴极射线管(CRT)做成图形终端，并能显示图形。50年代后半期出现了光笔，由此开始了交互式计算机图形学的研究。 ②20世纪60年代前期的研制试验阶段此阶段是交互式计算机图形学发展的最重要时期。该时期较著名的交互式系统有：1963年美国学者Ivan.Su therland研究的“sketchpad”系统；1964年美国通用汽车公司的“DAC一1”系统；1965年洛克希德公司推出的“CAD/CAM”系统，贝尔电话公司的“GRAPHIC一1”系统等，但当时刷新式显示器价格十分昂贵，CAD 系统因此难以普及。 ③ 20世纪60年代末至70年代的商品化阶段交互图形技术日益成熟并得到广泛应用，此时期CAD/CAM的发展着重于绘图技术，几何模型化及工程分析研究工作，仍以分离的单个软件应用为主。此时它们大多是6位机上的三维线框系统及二维绘图系统，只能解决一些简单的产品设计问题。 ④ 20世纪80年代后的迅速发展阶段20世纪80年代工业界开始认识到CAD/CAM新技术 的重要性，大量推出新原理、新方法、新软件，并把单一功能软件集成，使之不但能绘制工程图形，而且能进行自由曲面设计、有限元分析、三维造型、机构及机器人分析与仿真等多种应用。与此同时，计算机硬件及输人、输出设备也有较大发展，32位的工作站可以和小型机、甚至中型机相媲美，价格低廉的彩色光栅图形显示器占据统治地位，计算机网络获得以广泛应用，所有这些都大大促进了CAD/CAM的更大发展。30年来，工业发达国家的CAD技术不断创新、完善，逐步发展形成一个从研究开发、生产制造到推广应用和销售服务的完整的高技术产业。 CAE技术比起CAD、CAM发展得晚，在20世纪60-70年代，处于探索阶段，有限元技术主要针对结构分析问题进行发展，以解决航空航天技术发展过程中所遇到的结构强度、刚度以及模拟实验和分析。20世纪70-80年代是CAE技术蓬勃发展时期，出现了大量的机械软件，软件的开发主要集中在计算精度、硬件及速度平台的匹配、计算机内存的有效利用及磁盘空间利用上，而且有限元分析技术在结构和场分析领域获得了很大的成功。20世纪90年代CAE技术逐渐成熟壮大，软件的发展向与各CAD软件的专用接口和增强软件的前后置处理能
可转位刀具的概念
可转位刀具是将预先加工好并带有若干个切削刃的多边形刀片，用机械夹固的方法夹紧在刀体上的一种刀具。当在使用过程中一个切削刃磨钝了后，只要将刀片的夹紧松开，转位或更换刀片，使新的切削刃进入工作位置，再经夹紧就可以继续使用。如下图所示的刀具就是可转位立铣刀的换刀片的样子。 可转位刀具与焊接式刀具和整体式刀具相比有两个特征，其一是刀体上安装的刀片，至少有两个预先加工好的切削刃供使用。其二是刀片转位后的切削刃在刀体上位置不变，并具有相同的几何参数。 可转位刀片与焊接式刀具相比有以下特点：刀片成为独立的功能元件，其切削性能得到了扩展和提高；机械夹固式避免了焊接工艺的影响和限制，更利于根据加工对象选择各种材料的刀片，并充分地发挥了其切削性能，从而提高了切削效率；切削刃空间位置相对刀体固定不变，节省了换刀、对刀等所需的辅助时间，提高了机床的利用率。 由于可转位刀具切削效率高，辅助时间少，所以提高了工效，而且可转位刀具的刀体可重复使用，节约了钢材和制造费用，因此其经济性好。可转位刀具的发展极大的促进了刀具技术的进步，同时可转位刀体的专业化、标准化生产又促进了刀体制造工艺的发展 转位铣刀体常用的结构形式 1。柄部为锥柄（莫氏锥柄和7：24锥柄等），用于直径小于或等于?80mm 的立铣刀和面铣刀。 2。柄部为削平型直柄，用于小规格的立铣刀。 3。用一个螺钉，通过铣刀内孔将铣刀固定在端键传动刀杆上的结构，适用于直径小于或等
于?160mm的面铣刀和?63mm~?125mm直径的套式立铣刀。 4。以铣刀内孔及7：24锥柄心轴定位，适用于直径?160mm~?500mm的面铣刀和三面刃铣刀。 5。用刀体止口与机床主轴端面相配合来定位，常用于直径大于或等于?250mm的面铣刀和三面刃铣刀，止口直径为?128.57mm或?221.44mm。 可转位铣刀铣削时切削液的选用原则 硬质合金可转位铣刀铣削加工钢时，一般不浇注切削液，当切削液量充足可进行充分冷却时，也可浇注切削液（一般为水溶性切削液）。精铣时，为提高刀具寿命和被加工件表面质量，最好使用切削液充分冷却。硬质合金铣刀浇注切削液时，必须与切削同时或提前进行，不允许切削中途开始浇注。 铣削不锈钢时，一般采用非水溶性切削液，以改善铣削性能。
铣刀的热处理生产设计
铣刀的选材及热处理生产线设计 1.设计原则 1.1本次课程设计任务要求 根据铣刀论的服役条件、失效形式和性能要求，在此基础上进行材料设计和选材，制定工件的加工工艺流程，制定详细的热处理工艺规范，选择热处理设备，绘制热处理车间的平面布置图。具体要求： 1）每人选择一个课题，但同一课题选择不能超过5人，选择同一课题的同学组成一个小组，共同讨论，但须独立撰写完成； 2）确定工件的尺寸为45°Φ12*28*75、形状和年时基数； 3）详细讨论选材的依据，合金元素作用、组织与性能之间的关系；提出不少于三种的备选方案，并进行分析比较，确定一种最佳方案； 4）确定工件的加工工艺流程，制定热处理工艺规范，并加以论述其依据； 5）根据热处理工艺选择适当的热处理设备，对主要热处理设备的炉体结构、炉膛尺寸、功率进行计算论证，年产量4万件，分4个批次生产，即每批生产1万件，确定所需炉子的台数； 6）合理设计工件的热处理生产线，画出设备在车间内的平面布置图（要求用计算机绘图，图中设备用参考图例绘出，其他按照国家标准画出）。 1.2热处理零件结构形状设计 需要热处理的工件，在设计时，除了应考虑服役条件、承受载荷的大小和机械加工工艺外，还要要考虑热处理的变形、开裂所造成的产品报废。因此，对热处理件结构形状有一定的设计要求。 1）结构形状设计应避免应力集中 截面急剧变化的工件，淬火时易引起过量变形或开裂，一般应采用平滑过渡或圆弧过渡；外形的尖锐棱边，尖角和凹腔角处会产生应力集中，因此，也常用圆弧代替尖角，为防止工件上的孔或模具型腔成为裂纹的策源地，孔与孔之间应有一定的距离，冲模型腔与模边之间的距离也应足够大。 2）结构形状设计应尽量简单、均衡、规则、对称 结构件的形状应尽量使工件各部位的质量均匀分布，以减少淬火时可能引起的过量变形和开裂。理想的结构形状可遵循以下的基本原则： a.球形优于立方体，更优于长方体； b.圆柱体优于圆锥体； c.圆形截面优于椭圆形截面，方形截面优于矩形截面； d.在可能的条件下，应尽量使功能孔的尺寸与位置均衡、对称、分布，也 可以通过加开工艺孔或工艺槽来解决质量均衡问题； e.辅助孔应位于交叉刃口的延长线上，尤其不能靠近小锐角，以免成为裂
立铣刀参数
立铣刀参数 铣刀种类及直径代木铝钢铜 转速S 进给F 转速S 进给F 转速S 进给F 转速S 进给F 立铣刀0.5 3500 1000 3500 1000 3500 1000 3500 1000 立铣刀 1 3500 1000 3500 500 3500 500 3500 500 立铣刀 2 3500 1600 3500 1500 3500 1000 3200 800 立铣刀 4 3300 2000 3500 2000 3500 1500 3200 1600 立铣刀 6 3200 2000 3500 2800 3500 1800 3000 2000 立铣刀8 3000 2000 3000 2800 2800 1800 2800 2200 立铣刀10 2800 2000 2700 2800 2500 1800 2500 2000 立铣刀12 2000 2800 2000 3000 1800 2500 2200 2000 立铣刀16 1000 2000 1600 2000 1300 2000 1800 1800 立铣刀20 900 1200 800 1800 750 1000 700 1000 立铣刀25 850 1000 750 1100 700 900 700 950 球头立铣刀0.5 3500 6000 3500 6000 3500 1000 3500 1000 球头立铣刀 1 3500 6000 3500 3500 3500 300 3500 3500 球头立铣刀 2 3500 6000 3500 1000 3500 600 3500
1000 球头立铣刀 3 3500 6000 3500 1000 3500 800 3500 1500 球头立铣刀 4 3500 6000 3500 1000 3500 800 3200 1000 球头立铣刀 6 3500 6000 3500 800 3500 800 3000 1000 最佳答案常用計算公式 一、三角函數計算 1.tanθ=b/a θ=tan-1b/a 2.Sinθ=b/c Cos=a/c 二、切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。 2.1 铣床切削速度的計算 Ｖc＝(π*Ｄ*Ｓ)／１０００ Vc：線速度(m/min) π：圓周率(3.14159) D：刀具直徑(mm) 例題. 使用Φ25的銑刀Vc為(m/min)25 求S=?rpm Vc=πds/1000 25=π*25*S/1000 S=1000*25/ π*25
铣刀种类
按铣刀结构和安装方法可分为带柄铣刀和带孔铣刀。 （1）带柄铣刀带柄铣刀有直柄和锥柄之分。一般直径小于20mm的较小铣刀做成直柄。直径较大的铣刀 多做成锥柄。这种铣刀多用于立铣加工。 1）端铣刀由于其刀齿分布在铣刀的端面和圆柱面上，固多用于立式升降台铣床上加工平面，也可用于卧 式升降台铣床上加工平面。 2）键槽铣刀和T形槽铣刀它们是专门加工键槽和T形槽的。 3）燕尾槽铣刀专门用于铣燕尾槽。、 4）带孔铣刀带孔铣刀适用于卧式铣床加工，能加工各种表面，应用范围较广。 。 5）模数铣刀用来加工齿轮等。 铣刀,是用于铣削加工的、具有一个或多个刀齿的旋转刀具。工作时各刀齿依次间歇地切去工件的余量。铣刀主要用于在铣床上加工平面、台阶、沟槽、成形表面和切断工件等。 种类 铣刀按用途区分有多种常用的型式。
①圆柱形铣刀:用于卧式铣床上加工平面。刀齿分布在铣刀的圆周上,按齿形分为直齿和螺旋齿两种。按齿数分粗齿和细齿两种。螺旋齿粗齿铣刀齿数少,刀齿强度高,容屑空间大,适用于粗加工;细齿铣刀适用于精 加工。 ②面铣刀:用于立式铣床、端面铣床或龙门铣床上加工平面端面和圆周上均有刀齿也有粗齿和细齿之 分。其结构有整体式、镶齿式和可转位式3种。 ③立铣刀:用于加工沟槽和台阶面等,刀齿在圆周和端面上,工作时不能沿轴向进给。当立铣刀上有通过中心的端齿时可轴向进给。 ④三面刃铣刀:用于加工各种沟槽和台阶面其两侧面和圆周上均有刀齿。 ⑤角度铣刀:用于铣削成一定角度的沟槽,有单角和双角铣刀两种。 ⑥锯片铣刀:用于加工深槽和切断工件,其圆周上有较多的刀齿。为了减少铣切时的摩擦刀齿两侧有 15′~1°的副偏角。此外还有键槽铣刀、燕尾槽铣刀、T形槽铣刀和各种成形铣刀等。 铣刀的结构 分为4种。①整体式:刀体和刀齿制成一体。②整体焊齿式:刀齿用硬质合金或其他耐磨刀具材料制成并钎焊在刀体上。③镶齿式:刀齿用机械夹固的方法紧固在刀体上。这种可换的刀齿可以是整体刀具材料的刀头也可以是焊接刀具材料的刀头。刀头装在刀体上刃磨的铣刀称为体内刃磨式;刀头在夹具上单独刃磨的称为体外刃磨式。④可转位式(见可转位刀具):这种结构已广泛用于面铣刀、立铣刀和三面刃铣刀等。
不等齿距端铣刀的减振机理
振 动 与 冲 击 第18卷第3期JOU RNAL OF VIBRAT ION AND SHOCK Vol.18No.31999 不等齿距端铣刀的减振机理 李 辉 刘风利 王战中 (石家庄铁道学院 050043) (河北理工学院 063009) (石家庄铁道学院 050043) 摘 要 本文根据切削理论及端铣过程的几何关系,提出了单齿和多齿端铣刀的铣削力模型,对不等齿距端铣刀的实质进行了分析,论述了不等齿距端铣刀的减振机理。 关键词:端铣刀,减振,不等齿距,铣削力 中图分类号:T H161.6 0 引 言 具有较高金属切除率的端面铣削,已经成为应用最广泛的高效率平面加工方法之一。但采用传统的端铣刀进行铣削加工,经常产生振动,它不但降低工件的表面加工质量,而且影响刀具和机床的使用寿命。随着金属切削加工向高速、高精度方向的发展,对铣削加工时的减振性提出了更高的要求。因此,有必要对端面铣削的动态特性及其减振机理进行深入的研究。 1 端铣动态铣削力模型的建立 1.1 单齿铣削力模型的建立 图1为具有单齿的端铣刀加工时的原理图,其切向切削力P t可由下式确定: P t=C?(a p/sin V r)?(a f?sin V r?sin U)K(1)式中:a p——切削深度(mm); V r——铣刀主偏角(deg); 图1 端面铣削的切削分力 收稿日期:1997-10-01 修改稿收到日期:1998-08-20 第一作者 李辉 男,硕士,讲师,1968年生。
a f ——每齿进给量(mm /齿);U ——刀尖接触点的方向角(deg); C 、K ——系数与指数,与被切削加工材料有关,可通过实验确定。 根据坐标转换关系式,在图1所示直角坐标系统中,各铣削分力可表示为: P x P y P z = -co s U sin U 0 -sin U -cos U 00 1 ?P r P t P z =-G sin V r cos U sin U 0-G sin V r sin U -cos U 00 G cos V r ?P t (2) 式中: G 与具体切削条件有关,随刀具切削角度、刀具锋利程度、进给量不同而改变。G 值一般在0.3 ～0.1之间。 1.2 多齿铣削力模型的建立 图 2 为了得出通用性较强的多齿铣削力模型,设端铣刀具有不等齿距,多齿铣削力模型是通过单齿铣削力叠加而获得的。 采用不等齿距端铣刀加工时,其工作原理如图2所示。设端铣刀齿数为Z ,图中各刀齿的位置以H 0～H z -1表示,其中H 0=0°。 为了便于分析问题,取铣刀的转角B 为主要变量,B 是时间t 的函数,即: B =2P n 0t /60 (rad)(3) 式中:n 0——铣刀转速(r /min ); t ——时间(s)。 取t =0时,U =0,且令此时铣刀刀齿的位置为H 0,根据铣削力叠加原理,多齿端铣刀的铣削力可表示为: P t (i ,B )= C ?(a p /sin V r )?[q i ?a f a v ?sin V r ?sin U i (B )] K 当(2P m +U 0+H i )高速切削可转位铣刀安全性分析正式版
In the schedule of the activity, the time and the progress of the completion of the project content are described in detail to make the progress consistent with the plan.高速切削可转位铣刀安全性分析正式版
高速切削可转位铣刀安全性分析正式 版 下载提示：此解决方案资料适用于工作或活动的进度安排中，详细说明各阶段的时间和项目内容完成的进度，而完成上述需要实施方案的人员对整体有全方位的认识和评估能力，尽力让实施的时间进度与方案所计划的时间吻合。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 在中国的高速切削行业中最常用的切削形式就是高速铣削，而在高速铣削中占重要地位当属可转位铣刀加工技术，在高速铣刀特别是可转位的铣刀研发中人们更加关注其安全性能，提高高速切削可转位铣刀安全性能对于发挥高速铣削加工技术，推动经济发展具有重要的理论性意义与现实性意义。本文主要针对高速切削可转位铣刀安全性进行分析，探究目前国内外铣刀安全性研究的背景与发展意义。 在实际使用的过程中，高速可转位铣刀在切削时产生巨大的能量，在刀具失效
的情况下，释放出的巨大能量完全可以破坏作业设备，严重者很可能会穿透设备，继而导致操作人员的伤亡，所以提高高速切削可转位铣刀安全性就十分迫切与必要。在高速切削可转位铣刀安全性分析时我们可以根据刀具本身所具有的刚度失效与强度失效进行判断，通过对高速切削可转位铣刀的模态分析与应力场分析，研究安全性能更好的高速切削可转位铣刀，推动经济发展的同时，切实保护人员生命安全。 高速切削的科学性界定 我们先说说高速切削中的高速概念，什么样的速度才是高速，这其实是一个相对性的概念，参考的标准是常规的加工速
加工中心切削参数
加工中心切削参数标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
加工中心.数控铣床.刀具名称.转速进给、下刀量 例:立铣刀必备知识(按照加工45号钢材) 刀具名称、转速(/min)、进给(mm/min)、下刀量(mm) 63R6(刀片） 600 2500-3000 50R6(刀片） 650-850 2500-3000 刀片) 1200 2000-2500 刀片) 700-1200 2000-2500 刀片) 2000-2500 2000-3000 刀片) 2200-2500 2200-3000 球头刀2000-2500 2000 球头刀 2200-2500 2000-3000 10(球头刀 2500 1800-2000 球头刀 2500-2800 1500-1800 6(球头刀 4000 1500-1800 球头刀 5000-6000 1800 3(球头刀 7000 1500-1800 球头刀 12000 1500-2000 球头刀 16000 1200-1500 1(球头刀 20000 1200 (球头刀 20000 500 (球头刀 7000 1500 30R5(平底立铣)720-1000 2000-3000 平底立铣) 300-600 2000-2500 平底立铣) 600-1000 2000-2500 平底立铣) 1600 2000-2500 平底立铣) 2000-2200 2000-2500 平底立铣) 2200-2500 2000-2500 平底立铣) 2500 1500-
2000 平底立铣) 3000 1500-2000 平底立铣) 3500-4000 1500-2000 3(平底立铣) 6000 1500-1800 平底立铣) 9000 1500 平底立铣) 12000 1200-1500 平底立铣) 18000 1000-1500 铣刀大体上分为: 1.平头铣刀.进行粗铣.去除大量毛坯.小面积水平平面或者轮廓精铣 2.球头铣刀.进行曲面半精铣和精铣.小刀可以精铣陡峭面/直壁的小倒角。 3.平头铣刀带倒角.可做粗铣去除大量毛坯.还可精铣细平整面(相对于陡峭面)小倒角。 4.成型铣刀.包括倒角刀.T形铣刀或叫鼓型刀.齿型刀,内R刀。 5.倒角刀.倒角刀外形与倒角形状相同.分为铣圆倒角和斜倒角的铣刀。 型刀.可铣T型槽. 7.齿型刀.铣出各种齿型.比如齿轮。 8.粗皮刀,针对铝铜合金切削设计之粗铣刀,可快速加工. 铣刀常见有两种材料: 高速钢.硬质合金。后者相对前者硬度高.切削力强.可提高转速和进给率.率让刀不明显.并加工不锈钢/钛合金等难加工材料.但是成本更高.而且在切削力快速交变的情况下容易断刀。立铣刀的基本使用范围.端面铣削:适用于较小平面范围、较小切削深度的操作要求。加工后的零件表面相对较为“粗糙不均”。 键槽加工.一般来说.生产一道高质的键槽需要至少两把铣刀。月牙键槽加工.一般来说.这个过程需要一把铣刀.用全面进给进刀法操作。
机夹可转位车刀基本知识
一、车刀的结构 机夹可转位车刀是将可转位硬质合金刀片用机械的方法夹持在刀杆上形成的车刀，一般由刀片、刀垫、夹紧元件锪刀体组成(见图1)。 图1 机夹可转位车刀组成 根据夹紧结构的不同可分为以下几种形式。 ·偏心式(见图2) 偏心式夹紧结构利用螺钉上端的一个偏心心轴将刀片夹紧在刀杆上，该结构依靠偏心夹紧，螺钉自锁，结构简单，操作方便，但不能双边定位。当偏心量过小时，要求刀片制造的精度高，若偏心量过大时，在切削力冲击作用下刀片易松动，因此偏心式夹紧结构适于连续平稳切削的场合。 图2 偏心式夹紧结构组成 ·杠杆式(见图3) 杠杆式夹紧结构应用杠杆原理对刀片进行夹紧。当旋动螺钉时，通过杠杆产生夹紧力，从而将刀片定位在刀槽侧面上，旋出螺钉时，刀片松开，半圆筒形弹簧片可保持刀垫位置不动。该结构特点是定位精度高、夹固牢靠、受力合理、适用方便，但工艺性较差。
图3 杠杆式夹紧结构组成 ·楔块式(见图4) 刀片内孔定位在刀片槽的销轴上，带有斜面的压块由压紧螺钉下压时，楔块一面靠紧刀杆上的凸台，另一面将刀片推往刀片中间孔的圆柱销上压紧刀片。该结构的特点是操作简单方便，但定位精度较低，且夹紧力与切削力相反。 图4 楔块式夹紧结构 不论采用何种夹紧方式，刀片在夹紧时必须满足以下条件：①刀片装夹定位要符合切削力的定位夹紧原理，即切削力的合力必须作用在刀片支承面周界内。 ②刀片周边尺寸定位需满足三点定位原理。③切削力与装夹力的合力在定位基面(刀片与刀体)上所产生的摩擦力必须大于切削振动等引起的使刀片脱离定位基面的交变力。夹紧力的作用原理如表1所示。 表1 ISO符号(车刀) C P M S 说明顶面夹紧圆柱孔夹紧顶面和圆柱 孔夹紧 沉孔夹紧 可转位车刀片的形状有三角形、正方形、棱形、五边形、六边形和圆形等，是由硬质合金厂压模成形，使刀片具有供切削时选用的几何参数(不需刃磨);同时，刀片具有3个以上供转位用的切削刃，当一个切削刃磨损后，松开夹紧机构，将刀片转位到另一切削刃，即可进行切削，当所有切削刃都磨损后再取下，换上新的同类型的刀片。 可转位车刀片按照用途可分为外圆、端面半精车刀片，外圆精车刀片，内孔精车刀片，切断刀片和内外螺纹车刀片。此外，刀片又分为带孔无后角和不带孔