球头铣刀和工件之间加工倾角的试验研究

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弯管内表面球头铣刀加工的铣削力预报

弯管内表面球头铣刀加工的铣削力预报赵振华;王续跃;高航;魏兆成【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2014(000)011【摘要】基于已经设计好的内置圆弧导轨弯管内表面专用加工装置,分析装置沿弯管引导线纵向进给,沿法向截面横向进给的加工原理以及内表面不同位置处形貌的凹凸不同,结合五轴加工中的刀具倾角改进了进给方向角模型,提出了一种适用于大长径比弯管内表面的铣削力建模方法,并采用MATLAB仿真计算了加工过程中的瞬时铣削力.选取与仿真加工同等工艺参数,在弯管内表面0°,90°,180°三个特殊位置处截取小块曲面进行了验证实验,实验测得的铣削力在极值和变化规律上都与预测得到的铣削力基本相符,铣削力极值误差在16％以内,证明了该铣削力模型的可靠性.该铣削力模型对弯管内表面专用加工装置的强度校核,结构优化,加工过程的工艺参数选择都有一定的指导意义.【总页数】5页(P211-215)【作者】赵振华;王续跃;高航;魏兆成【作者单位】大连理工大学机械工程学院,辽宁大连116024;大连理工大学机械工程学院,辽宁大连116024;大连理工大学机械工程学院,辽宁大连116024;大连理工大学机械工程学院,辽宁大连116024【正文语种】中文【中图分类】TH16;TG506【相关文献】1.球头铣刀拐角加工铣削力预测研究 [J], 郑敏利;吴迪;杨琳;马卉2.面向球头铣刀多轴铣削加工的铣削力系数辨识 [J], 王博;黎柏春;杨建宇;王宛山3.球头铣刀加工钛合金零件的铣削力特性 [J], 张耀满; 李万鹏; 杨铭宇4.球头铣刀曲面加工铣削力建模与仿真分析 [J], 杨博;喻明让;陈云5.球头铣刀三维曲面加工的铣削力预报 [J], 魏兆成;王敏杰;蔡玉俊;王亮因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于UG模型分析的两刃球头铣刀开发与试验

球头铣刀分析
球头铣刀铣削机理
球头铣刀铣削时的主运动速度是球头铣刀的旋
转运动，线速度计算公式为
ｖｃ＝６０π×Ｄ１ｂ０ｎ００
（１）
式中，Ｄｂ为铣刀的外圆直径（ｍｍ）；ｎ为铣刀的旋转速度（ｒ／ｍｉｎ）。
铣刀相对于工件的移动距离为进给速度ｖｆ（ｍｍ／ｍｉｎ），每齿进给量ｆ是铣刀每转一转时工件与
而影响零件的表面质量；当ｈ＜０时，此时切削刃已
经脱离切削，因此切削力为零。
球头铣刀加工模具型腔的理论粗糙度
虽然球头铣刀的切削过程是动态和波动的，为
更好地对其进行分析，可以近似认为切削过程相对
静止，不产生波动变化。以大型模具铣削为例，用
ＭＸ２ＢＲ４．０球头铣刀精加工模具型腔。机床型号
（４）
式中，Δｘ和 Δｙ分别为第ｉ切削刃与第ｉ－１切削刃
之间的动态位移在ｘ轴与ｙ轴的投影大小。
对于立铣刀而言，逆铣时，Φｉｎ＝０，Φｏｕｔ取决于径向切削宽度；顺铣时，Φｏｕｔ＝π。当ｈ＞０时，意味着第ｉ个切削刃正在切削，切削力随着切削厚度的增
加而增大，切削力增加会引起刀具的振颤和波动，从
图２Ｄ８球头铣刀铣削大模具型腔
由△ＡＢＣ和△ＤＭＥ可知，中心切深为Ｈ２＝Ｒ－槡Ｒ２－Ｐ２
残留高度为
槡Ｈ１＝Ｒ－Ｒ２－Ｐ４２
（５）（６）
２０１９年第５３卷Ｎｏ．８
８９
球头半径Ｒ（ｍｍ）０．５１．０１．５２．０２．５３．０４．０５．０６．０８．０１０．０
０．１０．００３０．００１０．００１０．００１０．００１
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂａｌｌｅｎｄｍｉｌｌ；ｆｒｏｎｔａｎｇｌｅｏｆｂａｌｌｐａｒｔ；ｍｉｌｌｉｎｇ；ｗｅａｋｐｏｉｎｔ；ＵＧ；ｃｕｔｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ

具有倾斜角度的球头铣刀

材料加工技术杂志189（2007）85-96具有加工倾角的球头铣刀切削力模型第二部分，切削条件、跳动、犁切和倾角的影响摘要本研究着重于工具切削工件斜度对球头铣削力的影响。

从热机械切削力建模计算，在本文件第1部分介绍[M. Fontaine, A. Moufki, A. Devillez切割中球头与工具面倾角铣削力模型。

第一部分的预测力模型和实验验证J. Mater. Process. Technol. 189 (2007) 73–84]在这里详细讨论和比较实验结果。

该球头铣刀提出的模型应用于机械加工直刀具路径和各种工具的表面倾角。

这两个斜坡和轮廓的配置进行了研究。

实验结果是从一台配备了Kistler测功机和球头铣刀的三轴数控上进行测试获得。

值得注意的是所指出的形状和切削力的信号水平。

为了确定最佳倾角，我们对刀具作用最大的切削力的变化做了研究。

全文对切削条件、径向跳动、犁切现象和切削稳定性造成的影响分别进行了讨论。

关键词：球头铣刀，切削力量，切削条件，刀具跳动;犁切;刀具倾角1.简介许多学者提出了有效的模型来预测铣削操作中切削力。

一些实验结果对钢[2-15]，铝合金[14-18]，锌合金[19,20]或航空合金[6,21-23]是有效的。

然而，这些因素对结果的影响很少被讨论。

众所周知，一些参数的影响在切削力水平和变化是明显的，并且在加工模型中考虑这些因素是重要的。

在球头铣刀的主要参数是切削条件、刀具的跳动、犁切现象和加工倾角。

在加工时，我们总是把它们分开对待而不是统一考虑。

在文献中，球头铣削加工所得到的切削力实验结果往往是相对切削条件（（主轴频率，进给量，切削深度，切削模式）的影响。

最主要的原因是，实验测试需要大量的时间和经费。

许多实验文献表明对于变化的切削速度值与额定进给率相关[3,4,6,11,13,15,18,19,21]，而有其他文献研究表明是受进给率和主轴运动频率的双重影响[7，11，12,16,17,22]。

球头铣刀拐角加工铣削力预测研究

第４期
２０１７年４月
机械设计与制造
ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ８５
球头铣刀拐角加工铣削力预测研究
郑敏利，吴迪，杨琳，马卉
（哈尔滨理工大学机械动力工程学院，黑龙江哈尔滨１５００８０）
ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄｍｉｌＥｎｇＣｒｌ２ＭｏＶｏ／ｍｄｓｔｅｅｌｓｉｃｏｎｄｕｃｔｅｄｂｙＤＥＦＯＲＭ－３Ｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｂａｓｉｓ．Ｍｉｌｉｎｇｆｏｒｃｅｆｂｏａｌｌｅｄｎｍｉｌｌｉｎｍｉｌｌｉｎｇｗｏｒｋｐｉｅｃｅｂｙｌｉｎｅａｒｐａｔｈ，ｉｎｎｅｒｃｏｒｎｅｒａｎｄｏｕｔｅｒｃｏｌＴｌｅｒｃｏｌｔｂｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄ．ｈｓｆｉｕｒｔｈｅｒｐｒｅｄｉｃｔｅｄｔｈｔａｔｈｅｒａｄｉ￣
拐角时工件曲率半径对铣削力的影响。利用三轴数控加工中心进行高速铣削实验，实验结果表明：实验所得到的铣削力与仿真结果具有很好的吻合度，证明了铣削力理论计算模型的正确性，从而验证了仿真预测的准确性和可靠性。关键词：有限元仿真；铣削力；内外拐角；曲率半径中图分类号：ＴＨ１６；ＴＧ５４文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ３９９７（２０１７）０４ — ００８５ — ０４

关于P20模具钢的球头铣刀刀轴方向的调查报告

关于P20模具钢的球头铣刀刀轴方向的调查报告摘要：加工诱导残余应力的产生机理是一个复杂的非线性和热力耦合问题。

在加工过程中，切削力和切削温度必须同时考虑。

本文则讨论了刀轴方向和每齿进给的切削速度对切削力、切削温度和残余应力的影响，同时并分析了进给方向倾斜角度对应下的有效切削速度。

切削力可以通过铣削实验获得，而切削温度则是通过有限元法获得。

此外，文章中还讨论了有效切削速度对切削力、切削温度和残余应力的影响及它们之间的关系。

为了更好地让读者理解铣削过程，本文则同时采用了实验和数值方法。

实验数据分析后便得出几个结论。

在进给方向的倾斜角影响有效切削速度，进而将影响切削力、切削温度和残余应力。

为了降低切削力，进给方向倾斜角优先选择是5°至30°。

工件温度的总体趋势呈现抛物线形状，而切屑的温度随进给方向倾斜角的增大而增大。

进给方向残余应力几乎随着每齿进速增加而增加，但放置整个进给速度的范围来看，这并不明显。

为了在工件表面产生残余压应力，倾斜角则优先选择在5°至15°。

关键词：P20模具钢球头铣刀刀轴方向1.引言P20模具钢由于经过适当热处理而获得的良好抗磨损和腐蚀性能则被广泛用于生产注塑模具。

此外，复杂曲面被普遍应用到现代产品设计，这促使了多轴加工的大量使用。

因此，P20模具钢的多轴加工值得特别关注，而且球头立铣刀普遍被应用在模具制造业中。

总体而言，加工后的表面质量（表面粗糙度、加工硬化和残余应力）始终是一个重要的研究领域，因为它对模具寿命和使用性能有显著的影响。

许多有关面粗糙度的研究已经发表。

加工后随之产生的物理因素包括加工硬化和残余应力，而残余应力在决定工件疲劳寿命、耐腐蚀性和尺寸稳定方面有重要作用，故其是评价加工后表面完整性的重要指标之一。

金属切削过程伴随高应变速率和高温耦合问题，并将产生极大应变，同时会产生切削力和切削热，这通常导致非均匀的塑性变形，最终残余应力会诱导产生。

平前刀面球头铣刀的几何角度分析

平前刀面球头铣刀的几何角度分析大连理工大学(116024)王殿龙康德纯摘要:分析了帄前刀面球头铣刀的几何角度,给出了该铣刀的刀刃参数方程,推导了铣刀法向前角、刃倾角和主偏角计算公式。

关键词:球头铣刀,帄前刀面,几何角度A nal ysis f o r G eometric A ngles of Ball2end Milling Cutter with Plane FaceWang Dianl ong et alAbstract : The g eometric ang les of the b all2end milling cu tter w ith plane face are analyzed. The equ ations of the cu tting edg e parameters of this cu tter are presented. The formu las for calcu lating the normal or th og onal rake , cu tting edg e inclination ang le and cu tting edg e ang le are d edu ced.K ey w ords : b all2end milling cu tter ,plane face ,g eometric ang le球头铣刀已广泛应用于具有复杂几何形状的工件三维表面加工。

在各种类型的球头铣刀中,具有帄前刀面的球头铣刀具有结构简单、易于设计制造、便于重磨等特点。

为了研究帄前刀面球头铣刀的切削性能,建立在不同切削条件下该球头铣刀的切削力、扭矩和切削功率的计算机预报模型,首先必须对该球头铣刀的几何参数进行分析研究。

本文拟对帄前刀面球头铣刀的几何角度———包括刀刃参数方程、法向前角、刃倾角、主偏角等作一分析。

帄前刀面球头铣刀可看作由圆柱体和半圆球体两部分构成,其刀刃则由球面曲线和圆柱螺旋线共同构成。

球头铣刀加工表面形貌仿真预测

球头铣刀加工表面形貌仿真预测赵厚伟;张松;赵斌;张庆;赵国强【摘要】根据表面形貌的定义,将球头铣刀加工表面分离为宏观的形状误差和微观的表面粗糙度两部分,综合运用几何建模和神经网络对表面形貌进行仿真预测.利用图形矩阵变换原理和矢量运算法则,推导出球头铣刀相对于工件的运动轨迹方程,建立了基于MATLAB软件的三维表面形貌仿真模型对形状误差进行预测.借助于MATLAB软件,通过反复训练建立了BP神经网络表面粗糙度预测模型.通过实验验证了仿真预测模型的准确性,表明所建立的模型具有有效的预测作用.【期刊名称】《计算机集成制造系统》【年(卷),期】2014(020)004【总页数】10页(P880-889)【关键词】表面形貌;球头铣刀;形状误差;表面粗糙度;仿真;预测【作者】赵厚伟;张松;赵斌;张庆;赵国强【作者单位】山东大学机械工程学院/高效洁净机械制造教育部重点实验室,山东济南250061;山东大学机械工程学院/高效洁净机械制造教育部重点实验室,山东济南250061;山东大学机械工程学院/高效洁净机械制造教育部重点实验室,山东济南250061;山东大学机械工程学院/高效洁净机械制造教育部重点实验室,山东济南250061;山东大学机械工程学院/高效洁净机械制造教育部重点实验室,山东济南250061【正文语种】中文【中图分类】TH164;TP3910 引言表面形貌指切削加工中由于安装误差、刀刃形状、刀具磨损和切削振动等因素，在零件被加工表面上残存的各种不同形状大小的微观凸峰和凹谷［1］。

表面形貌对零件的机械性能、物理性能和使用性能有重要影响，直接影响零件的工作精度和使用寿命［2］。

因此，准确地预测表面形貌及其评定参数，不但能在切削加工之前正确地识别出加工过程中可能出现的表面缺陷，而且对合理确定切削参数、控制和改进加工方法、研究表面几何特性与零件使用性能的关系，以及提高生产效率、降低生产成本，都具有重要的意义。

切削钛合金用YG8球头铣刀微织构设计准则及实验研究

切削钛合金用YG8球头铣刀微织构设计准则及实验研究
钛合金因其优异力学性能、抗腐蚀性能和抗高温氧化等特性被广泛应用于航天、医疗、汽车等领域,但钛合金是典型的难加工材料,钛合金的切削加工比传统材料困难得多。

而在刀具表面置入微织构可以减少刀-屑接触面积,降低摩擦力,起到抗磨减摩的作用。

本文以改善刀具切削性能为目标,研究硬质合金球头铣刀的微织构参数对切削温度、切削力、刀具磨损和工件表面粗糙度的影响规律,并通过回归分析建立数学模型,以硬质合金微织构球头铣刀切削性能为评价标准,应用遗传算法对微织构参数进行多目标优化,建立微织构设计准则数学模型。

首先从理论上分析了微织构抗磨减摩机理,从切削运动角度阐述了微织构有效作用面积,设计了微织构刀具的制备工艺。

为了研究切削参数对硬质合金微织构球头铣刀切削性能的影响,进行了不同切削参数下的切削钛合金仿真试验。

分析了切削参数对切削温度和切削力的影响,并对硬质合金微织构球头铣刀进行了切削钛合金的实验验证。

并且综合考虑切削力、切削温度以及加工速率优选出一组最佳切削参数,为下一步研究奠定基础。

然后,通过不同微织构参数下硬质合金微织构球头铣刀切削钛合金仿真及试验研究,获得了切削温度、切削力、刀具磨损和加工表面粗糙度的测量数据。

分别研究了微织构参数对切削温度、切削力、刀具磨损和已加工表面粗糙度的影响规律,为制定硬质合金球头铣刀微织构设计准则提供基础研究。

最后,设计微织构设计准则量化模型,以微织构参数的直径、坑深、间距和距刃距离为变量分别建立切削温度、切削力、刀具磨损及工件表面粗糙度多元回归数学模型,并
建立相应的量化评价标准,以硬质合金微织构球头铣刀切削性能为评价标准,应用遗传算法对微织构参数进行多目标优化,提出微织构设计准则。

球头铣刀加工倾角对汽轮机叶片变形影响

球头铣刀加工倾角对汽轮机叶片变形影响
董久虎，谌永祥，李双跃，江敏
（西南科技大学制造科学与工程学院，四川绵阳６２１０１０）
摘要：球头铣刀加工汽轮机叶片时的加工倾角是影响叶片加工质量的关键因素之一。通过建立球头铣刀加工汽轮机叶
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｈｅｎｔｈｅｂａｌｌｅｎｄｍｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｅｒｍａｃｈｉｎｉｎｇｔｈｅｂｌａｄｅｏｆｔｕｒｂｉｎｅ，ｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎａｎｇｌｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｋｅｙｆａｃ — ｔｏｒｓｔｈａｔａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｂｌａｄｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｆｏｒｂｌｌａｅｎｄｍｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｅｒｉｎｍａｃｈｉｎｉｎｇｏｆｔｈｅｔｕｒｂｉｎｅｂｌａｄｅ，ＭＡＴＬＡＢｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｅｔｕｐｔｈｅｍａｎ — ｍａｃｈｉｎｅｄｉａｌｏｇｕｅｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｇｒａｐｈｉｃｉｎｔｅｒｆａｃｅｗａｓｐｒｏｒａｇｍｍｅｄｏｒｆｃａｌ — ｅｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｏｒｃｅａｃｔｅｄｏｎｔｈｅｂｌａｄｅｎｏｒｍａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｎｔｈｒｅｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｉｎｍａｃｈｉｎｉｎｇｂｙｂａｌｌｅｎｄｍｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｅｒ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｔｈｅｆｏｒｃｅ

高速铣削球头立铣刀加工倾角的研究

刀具切削路径的优选具有一定的指导意义。关键词：高速铣削；球头铣刀；加工倾角．【ｓｒｃ】ｎｍｃｉｉｇｒｃｓｏｒｃｌａｌｅｄｍｌｎｕｔｒｔｅａｇｅｂｔｅｎｔｅｃｔｒａｉＡｂｔａｔ／ａｈｎｎｏｅｓｆｖｔａｂ－ｎｉｉｃｔ，ｎｌｅｅｕｔｘｐｅｉｌｌｇｅｈｗｈｅｓ
ｅｐｒｅｔｓｈｓｈｗｔａｅｅｉａｄｆｎｔｓｉｃｎｅｔｇｉｅｈｗｔＣｏｓｉｉａａｔｓｘｅｉｎａｒｕｓｏｓｏｔｔｒｓｅｉｉ＃ａｃｕｄｏｂｏｅｍｌｎｐｒｅｍｌｅｌａｈｈｉｅｇｕｏｏｌｇｍｅｒ
中图分类号：Ｈ１。Ｇ１，Ｇ４文献标识码：Ｔ６Ｔ７４Ｔ８Ａ
１引言
球头铣刀是数控机床上加工复杂曲面的一种重要的刀具，
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它的几何形状复杂，由于高速加工过程中机床主轴转速很高，用球头立铣刀铣削时，切削过程和刀具磨损受刀具轴线倾角的影响
【要】摘球头立铣刀铣削曲面时，刀具轴线与工件曲面法线之间的夹角对工件表面质量及刀具寿命有着重要影响，在扼要介绍高速铣削对球头铣刀要求的基础上，通过对球头铣刀刀具轴线和工件加工表面之间的倾角研究，得出了调整刀具和工件之间的加工倾角，有效改善切削条件的策略，对高速铣削参数以及
★ 来稿日：１一ｌ０ ★基金项目：期２０Ｏ一２０贵州省科技厅重点科技项目（黔科合Ｇｚ字（０７３０）２０）０８
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球头铣刀切削力对曲面加工误差的影响研究

交流
河北
农机ＨＥＢＥＩＮＯＮＧＪＩ
摘要：球头刀具是自由曲面精加工和半精加工的主要方式，探究球头铣刀切削时的受力状况可为正确选择切削参数提供理论指导。通过研究铣削力与切削面积之间的关系，构建球头铣刀的切削力模型，结合实验采用回归分析方法求取切削力系数的计算方法，从而获得切削力对曲面加工误差的影响因素。为正确选用切削参数提供了理论依据，并有利于高效加工的顺利进行。
Ｆ軈ｘ＝ＤＸ＋ａ１０×ｄ１１＋ａ１１×ｄ１２＋ｂ１０×ｄ１３＋ｂ１１×ｄ１４＋ｃ１０×ｄ１５＋ｃ１１×ｄ１６
Ｆ軈ｙ＝ＤＹ＋ａ２０×ｄ２１＋ａ２１×ｄ２２＋ｂ２０×ｄ２３＋ｂ２１×ｄ２４＋ｃ２０×ｄ２５＋ｃ２１×ｄ２６
Ｆ軈ｚ＝ＤＺ＋ａ３０×ｄ３１＋ａ３１×ｄ３２＋ｃ３０×ｄ３５＋ｃ３１×ｄ３６
（１）
其中：
序号 Fx(N) Fy(N) Fz(N) 序号 Fx(N) Fy(N) Fz(N) 1 -15.9618 -118.1142 123.7060 9 -5.1674 -115.6752 153.3173 2 -28.3657 -161.2819 154.4591 10 -21.8678 -149.7647 197.7166 3 -49.4550 -176.9581 153.8232 11 -30.6736 -193.3975 246.5371 4 -77.9579 -258.9262 253.1036 12 -52.7972 -187.7956 205.7374 5 -91.8459 -271.4073 324.9652 13 -69.5152 -260.3599 254.5662 6 -186.7311 -361.3686 324.9742 14 -2.5654 -86.1765 128.4928 7 4.7647 -17.8061 82.6741 15 -8.8611 -123.6231 173.4330 8 0.1695 -73.7926 104.2553

球头刀具在刃磨加工中的探讨

Ｂａｌｌｈｅｄｃｔｎｇｔｏｓｉｔｐｏｅｓｆｄｓｕｓｉｎａｕｔｉｏｌｎｈｅｒｃｓｏｉｃｓｏ
Ｚａｇｓ０ｊｎｈｎｈｕｕ
（ｉｆａｇＴａｙ（ｒｕ）ＬｄＭｕｄＣｎｅ，ＸｎｎｉｎｅＧｏｐｔ．ｏｌｅｔｒｉ
面和后刀面在球面上的交线，球刃前刀面是加工前刀
面的圆锥砂轮母线的包络面如图４，图５。从理论上讲，如果三个曲面相交于一曲线，那么已知其中的两个曲面是无法确定第三个曲面的。因此，加工后刀面
时，不仅要已知两个曲面或者是二者的交线，还需要
Ａｂｓｒｔｂａ１ｈｅｄｎａｈｉｏｌｒｏｐｅｕｆｃｒｃｓｉｇｏｉｉｈｅｆｃｅｔｔｏｌｎｔｔａｃ：ｌａｃｍｃｎｅｔｏｓａｅｃｍｌｘｓｒａｅｐｏｅｓｎｆａｋｎｄｏｆｈｇｆｉｉｎｏ，ｉｈｅｍｏｌａｕａｔｒｎｄｍｎｆｃｕｉｇ，ａｔｍｏｌ，ｅｃｉｉａｇｆａｐｉａｉｎｓＴｈｓｐａｅｎａｙｅｈａｌｈａｏｌｇａｕｏｂｉｅｔｎａｗｄｅｒｎｅｏｐｌｃｔｏ．ｉｐｒａｌｚｓｔｅｂｌｅｄｔｏｅｒ
ｃｒｅｐｏｄｎｏｅｍｏｅｅｔｐａａｅｅｓｅｓｒｏｄＳｆｒａｅａｄｒａｏａｌｅｈｄｏｎｅｉｒｈｏｎ，ｒｏｒｓｎｉｇｓｍｖｍｎｒｍｔｒ，ｎｕｅｇｏｏｍｂｌｄｎｅｓｎｂｅｍｔｏｆａｔｒｏｒｆｏ

数控加工球头铣刀与刀面加工应用研究

数控加工球头铣刀与刀面加工应用研究【摘要】本文对采用与轴线成定角螺旋刃口的球头铣刀在设计、制造中的难点以及相应的处理方法和数学模型作一简介，然后通过虚拟制造中的相应图形验证其可行性。

【关键词】二轴联动；数控加工；球头铣刀；应用研究1球顶刃口曲线设计难点及解决方法螺旋刃口的设计难点令球头铣刀的球面方程为r={（r2-z2）?cosf，（r2-z2）? sinf，z} （1）式中：r——球面半径 z，f——球面参数球面上与轴线成定角y 的刃口曲线应当满足微分方程（2）当r2tan2y-z2sec2y rsiny 时微分方程无实解，也即在此部分球面上设计不出与轴线成y 角的刃口曲线。

后续平面刃口曲线由于在球头上z∈[rsiny，r]的部分区域内设计不出与轴线成y 角的刃口曲线，因此只能用其它刃口曲线替代，最简单的方法是用平面刃口曲线替代。

如要保证刃口曲线在连接点处的一阶导数连续，且前角相等，取z=rsiny 的刃口曲线点作为连接点并不合适。

由《球头铣刀刃口曲线的求解及螺旋沟槽的二轴联动数控加工》可知，磨削沟槽时砂轮的轴向、径向进给速度分别为（3）（4）式中：r—沟槽底部所在的截圆半径 w—刀体回转角速度当加工接近z=rsiny 的沟槽时，进给速度vz、vg均趋于无穷大，这在实际制造中是无法实现的。

因此，在选择连接点时，应离开z=rsiny 一定距离，避免因进给速度剧变而给工程实现带来的困难，选取z=rsin（y -y0）（y0>0）即可解决这一难题。

下面的问题是求平面方程。

虽然许多文献均提及这一问题，但均未给出数学模型，故简介如下：由《球头铣刀刃口曲线的求解及螺旋沟槽的二轴联动数控加工》可求出z=rsin（y-y0）时得到的刃口点a的坐标（ x1，y1，z0）（如图2所示）以及a点刃口的切线向量为r1’=（ x1’，y1’，z1’）（5）由a 点作z 轴垂线交z 轴于b 点，则b 点坐标为（0，0，z0），因此刃口所在平面除过a 点和切向量r1’外，还需过与ab 成g 角的前刀面上的截线ac，由直角三角形abc 中∠c=p/2，∠bac=g（前角）可知，c 点坐标（ x*，y*，z0）满足方程组（6）由上述方程组求出x*和y*，则刃口所在平面方程为{x1’，y1’，z1’}×{x*-x1，y*-y1，0}×{x-x1，y-y1，z-z0}=0 即z1（’ y1-y*）（ x-x1）+z1（’ x*-x1）（ y-y1）+[ x1（’ y*-y1）-y1（’ x*-x1）]（ z-z0）=0 （7）平面方程（7）与球面方程（1）的交线即为刃口曲线。

球头铣刀拐角加工铣削力预测研究

球头铣刀拐角加工铣削力预测研究郑敏利;吴迪;杨琳;马卉【摘要】For inside and outside corner mold cavity milling process,analysis of ball milling straight line,inside corner,outside comer cutting layers of variation,milling force prediction model based on the establishment of machining features.Three-dimensional geometric model of the ball end mill and the workpiece are established by UG.Finite element simulation of high-speed milling Cr12MoV mold steel is conducted by DEFORM-3D simulation on the ling force of ball end mill in milling workpiece by linear path,inner comer and outer corner can be predicted.It is further predicted that the radius curvature of workpiece in the milling the inner and outer comer has effect on milling force.Mathematical model and simulation results are in good agreement,which proves the correctness of the mathematical model.High-speed milling experiments were conducted on three-axis CNC machining centers.The results showed that the simulation can consistent with experimental results,which proves the accuracy and reliability of the simulation predictions.%针对模具型腔内外拐角铣削过程,分析球头铣刀铣削直线、内拐角、外拐角的切削层变化规律,建立了基于加工特征的铣削力预测模型.利用UG绘图软件建立了球头铣刀及工件的三维几何模型,并通过DEFORM-3D仿真软件对Cr12MoV模具钢的高速铣削过程进行有限元仿真,预测了球头铣刀在铣削直线段、内拐角和外拐角的铣削力,以及内外拐角时工件曲率半径对铣削力的影响.利用三轴数控加工中心进行高速铣削实验,实验结果表明:实验所得到的铣削力与仿真结果具有很好的吻合度,证明了铣削力理论计算模型的正确性,从而验证了仿真预测的准确性和可靠性.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】4页(P85-88)【关键词】有限元仿真;铣削力;内外拐角;曲率半径【作者】郑敏利;吴迪;杨琳;马卉【作者单位】哈尔滨理工大学机械动力工程学院,黑龙江哈尔滨150080;哈尔滨理工大学机械动力工程学院,黑龙江哈尔滨150080;哈尔滨理工大学机械动力工程学院,黑龙江哈尔滨150080;哈尔滨理工大学机械动力工程学院,黑龙江哈尔滨150080【正文语种】中文【中图分类】TH16;TG54随着我国汽车行业的不断发展，使得人们对汽车的外形和性能要求越来越高，致使用于生产的汽车覆盖件模具也越来越复杂[1]。

球头铣刀切削力对曲面加工误差的影响研究

Ｉ河ｊＩ二ＬｌＨＥＢＥＩＮＯＮＧＪ
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球头铣坷剖对曲面加工误差的影响研究
山西中北大学机械与动力工程学院白涛王彪陈佳佳
引言
于刀具顶部发生磨损，从采用问隔１８０。的有旋切削
科学技术的飞速发展，对机械制造加工的要求越刃２个，螺旋角￣＝６００。铣削使用冷空气冷却主轴转速
个标准化的切削力模型是检测加３－．性能的必要２．ｉ所示。测得对应的每转平均切削力如表２．２所示。
条件。球头铣刀不仪是数控铣床、加Ｔ中心等数控设备
最常用的刀具，也是复杂曲面加工过程中的重要Ｔ具。刀具的磨损和铣削参数的变化，能真实地反映出／ＪＨＴ＿
中的具体情况，并决定产品质量。使用球头铣刀过程中，如若选定材料的情况，采用ｌＴ二艺参数和刀具可以决定铣削加Ｔ的误差和加Ｔ的效率，使得铣削Ｔ艺对加
Ｔ表面的质量和生产率产生影响… 。
１铣削力系数建模
来越高
一
３０００ｒ／ｍｉｎ，信口｜频率为ｈ＝５０００Ｈｚ。实验切削参数如表
表２．１实验采用的切削参数
序切深进缎毫争龆是给序切深进给速度每齿进
号（ｍｍ）ｍ／
１２３４５６７（）．８１．２１．５１．８２．１２．５（）．１２００２０（）２００２００２００２００２８０

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Ａｐ．ｒ２０１０
球头铣刀和工件之问加工倾角的试验研究
陈英，义强程操宇王，
（．１吉林大学机械科学与工程学院，吉林长春１０２；．３０５２吉林工程技术师范学院机械工程学院，吉林长春１０５）３０２［摘要］通过实验研究了球头立铣刀与加工表面倾角之间的关系，出用高速钢球头立铣刀加固定特性，具轴线和加工表。刀
面之间的倾角分别取＝０，。１。１。２。２。。５，０，５，０和５。在实际操作中，了便于区分比较各倾角状态下高为
象，大降低了刀具寿命。因此，要给刀具或工件大需
合金时的较优倾角，并指出倾角编程策略。［关键词］球头铣刀；角；倾表面粗糙度［中图分类号］Ｔ５Ｇ４［文献标识码］Ａ［文章编号］１０－０２２１）４０７－３０９９４（０００－８００
ＥｘｅｉｅａｔｙｏａｈｉｎｇＯｂｉｉｙＢｅｗｅｎｐｒｍｎｔｌＳｕｄｎＭｃｎｉｌｑｕｔｔｅＢａｌｅｔｅｎｏｋｅｅｌ－ｎｄＣｕｔｒａｄＷｒｐｉｃ
ａｅｈｏｇ，ＣａｇｈｎＪｉ１０５，Ｃｉ）ｄｎＴｃｎｌｙｈｎｃｕｉｎ３０２ｈａｏｌｎ
ＡｂｓｒｃＴｈｅａｉｎｏｌ— ｎｕｔｒａｈｂｉｕｔｆｍａｈｎｄｓｆｃｓｓｕｄｅｙｅ－ｔａｔ：ｅｒｌｔｏｆｂａｌｅｄｃｔｅｎｄｔｅｏｌｑｉｙｏｃｉｅｕｒａｅｉｔｉｄｂｘ
１研究意义
球头立铣刀是高速铣削中应用于轮廓表面加工
面的质量。本文通过试验研究球头立铣刀倾角对加工表面粗糙度的影响。
的主要刀具。由于其具有法矢自适应性，其在加使工过程中发生的干涉及过切现象易于检测，削运切
ｇａｒｍｍｉｇｓｒｔｇｆｏｌｉｓｃｎｃｕｅ．ｎｔａｅｙｏｂｉｔｉｏｌｄｄｑｕｙ
Ｋｅｒｓｂｌ—ｎｕｔｒｂｉｕｔｙｗｏｄ：ａｌｅｄｃｔ；ｏｌｉｅｑｙ；ｓｒｃｏｇｎｓｕｆｅｒｕｈｅｓａ
个小的转角以避免刀尖直接参与切削。通过调整刀具轴线与工件曲面法线之间的夹角能有效改善切
一
削条件，提高刀具寿命，在一定程度上提高已加工表
动轨迹易于控制，而得到广泛应用。然而刀具路因径及状态随着曲面曲率的变化而改变。当利用３轴或５轴的数控机床进行铣削加工时，球形刀切削在
２试验方法
机床：ＩＩ１５型高速铣削中心。ＦＤＡＤ６工件材料：长方体Ｌ４硬铝合金试件。Ｃ刀具：ＡＤＩ１ＳＮＶＣ２高速钢球头立铣刀，齿数为２。冷却方式：油气冷却。测量仪器：用ＳＭ一１型表面粗糙度测采ＲＤ量仪。在实验中为便于区分，符合于机床本身刀具并
ｐｒｎ．Ｔｅｐｅｅａｌｂｉｕｔｆａｄａｌｙｃｔｂｉｈｓｅｄｓｅｌｓｅｕｅｎｈｒ — ｅｉｍｅｔｈｒｆｒｂｙｏｌｉｏｒｌｕｙｈｇ —ｐｅｔｅｄｃｄａｄｔｅｐｏｑｙｈｏｉ
第２６卷第４期
２１００年４月
吉林工程技术师范学院学报
ＪｕｎｌｏｉｎＴａｈｒｎｔｕｅｏｎｉｅｒｇａｄＴｃｎｌｇｏｒａｆＪｌｅｃｅｓＩｓｔｔｆＥｇｎｅｉｎｅｈｏｏｙｉｉｎ
Ｖ０６Ｎｏ４Ｌ２．
ＣＨＥＮｎ，ＷＡＮＧ — ｉｎ，ＹｉｇＹｉｑａｇＣＨＥＮＧｏｙＣａ．ｕ
（．ｏｅｅｏｃａｉｌｃｎｅａｄＥｇｎｅｎ，ｉｎＵｉｒｔ，ｈｎｃｕｉｎ１０２，ｈｎ１ＣｌｇｌｆＭｅｈｎａｉｃｎｎｉｅｒｇＪｌｎｅｉＣａｇｈｎＪｌ３０５ＣｉｃＳｅｉｉｖｓｙｉａ；２ｏｅｅＭｅｈｎａｎｉｅｎＪｉｅｃｅｓｎｔｕＥｇｎｅｎ．Ｃｌｇｌｏｃｉｌｇｎｒｇ，ｉｎＴａｈｒＩｓｔｅｏｎｉｒｇｆａｃＥｅｉｌｉｔｆｅｉ
刃中心点（刀尖）部位，具切削速度为零，有效的刀且容屑空间非常小，使得在这一点刀具不是切过工这
件表面而是划过，种情况下加工表面质量会不均这匀。导致刀具在较短的时间内发生磨损或破损现