Cutting edge curve models for equal pitch cutters and their applications

A mathematic model is established using infinitesimal geometry for the cutting edge design of special milling cutters which use equal lead helix as cutting edges; equations are given for front-end and proclitic surface of revolution of ball pillar milling cutters, ball taper milling cutters and angularly conical milling cutters; and corresponding models are established for the continuity cutting edge curves of milling cutters. Typical examples are given to illustrate the applications of mathematic models, which prove the correctness and applicability of these geometric models.

单刃螺旋铣刀铣削中密度纤维板的表面粗糙度建模与优化

中密度纤维板(MDF)被广泛应用于木质家具行业,螺旋齿铣削加工具有加工过程稳定、加工表面质量好等优点,与多刃螺旋铣刀相比,单刃螺旋铣刀在板材铣削加工中具有独特的优势。在实际生产中,常采用单刃螺旋铣刀对中密度纤维板进行开料铣削加工,故研究单刃螺旋铣刀铣削加工中密度纤维板的切削性能具有一定的理论意义和实用价值。采用直径为6 mm的单刃螺旋铣刀对中密度纤维板进行了铣削试验研究。在采用折线图法考察进给速度和铣削深度对铣削加工表面粗糙度Ra影响的基础上,结合Design-Expert软件,采用响应曲面法建立了描述输入变量与响应变量关系的二次模型,以确定表面粗糙度与切削条件的关系,确定了铣削参数的优化组合。结果表明:采用单刃螺旋铣刀铣削中密度纤维板时,其加工表面粗糙度Ra与进给速度和切削深度之间均呈正相关,即加工表面粗糙度Ra均随进给速度的增大和铣削深度的增大而增大;加工表面粗糙度Ra受铣削深度的影响最大,受进给速度的影响次之,而受两者之间相互作用的影响很小;优化组合后的进给速度和铣削深度分别为933.75 mm/min和0.86 mm,此时最小表面粗糙度Ra为7.70μm。

周铣过程中加工误差预测新模型

研究铣削加工过程中加工误差的预测及控制策略是进行加工质量控制的核心环节,对于实现加工过程的高效化和精密化至关重要。针对刀具柔性较大的铣削加工过程,以周铣加工过程中的刀具变形及刀齿轨迹计算为基础,建立一种新的加工误差预测模型。该模型从铣削力的预测和刀具变形的计算出发,采用圆弧近似方法求解各刀齿的运动轨迹,然后将各刀齿轨迹离散,通过计算各离散点处所有刀齿轨迹的最小值获得加工误差。与现有方法相比,该建模方法的显著优点体现在两点:一方面,建模过程较完整地揭示了铣削加工中加工误差的形成机理;另一方面,由于考虑了刀齿轨迹对加工误差的影响,模型的预测结果能够反映已加工表面的形貌。模型的有效性通过一系列铣削试验得到了验证。

采油螺杆泵螺杆成形铣刀刀刃廓形设计与研究

基于对采油螺杆泵螺杆形状的分析建立了螺杆螺旋曲面方程;利用成形铣削原理和坐标变换理论,从成形铣刀与螺杆工件的相对运动关系出发,建立了基本的铣刀刀刃廓形方程。根据铣刀的实际使用情况,针对成形铣刀用钝重磨后产生的加工误差,进一步建立了具有合适前刀面和恒定后角的铣刀刀刃廓形方程。对廓形方程进行干涉检查,保证了铣刀廓形的正确性。该铣刀刀刃廓形方程为铣刀的设计制造奠定了理论基础,对实际生产具有重要意义。

关于二轴联动数控加工球头铣刀的几点说明

指出了二轴联动数控加工采用与轴线成定角螺旋刃口的球头铣刀时存在的设计与制造难题 ,并给出了相应的处理方法及相关模型 ,计算机虚拟制造结果验证了该方法的正确性和可行性。

“S”形刃球头立铣刀的磨削成形刀位轨迹研究

基于球头立铣刀"S"形刀刃曲线完成了球头前刀面和后刀面的砂轮刀位轨迹计算,根据CNC工具磨床转换为机床的运动参数,结合计算机语言及切削仿真验证了数学模型的正确性,为"S"形刃球头立铣刀的磨削成形提供了理论依据。

带圆角圆弧头铣刀设计的关键技术

淬硬钢为典型难加工模具材料,其加工过程中受强热力耦合载荷作用,易导致刀具磨破损,进而降低模具加工表面质量。为了提高工件加工表面质量和刀具寿命,对带圆角圆弧头铣刀的设计进行了研究。首先,结合球头立铣刀和平底圆角立铣刀切削特性,提出了一种适用于大型淬硬钢模具加工的带圆角圆弧头铣刀。其次,对带圆角圆弧头铣刀几何特征进行定义,建立了铣刀轮廓面数学模型,推导了螺旋切削刃参数方程。最后,通过仿真、刀具磨削试验和检测中心对所设计的带圆角圆弧头铣刀进行了检验。检验结果表明:带圆角圆弧头铣刀的刀具直径、圆角半径、圆弧头半径、刃形的磨削精度误差范围在±0.001 mm以内,螺旋角、前角和后角的磨削精度误差范围在±0.05°以内,为刀具的推广应用提供了技术保障。

神经网络在加工螺旋面中的应用研究

加工螺旋槽时,针对铣刀刃形的设计,应用包络面原理,采用神经网络方法建立了工件螺旋槽形与铣刀刃形之间的非线性关系模型,并通过工件螺旋槽端面截形模拟仿真出铣刀回转面刃形。仿真结果表明,采用神经网络的非线性逼近特性进行铣刀刃形的模拟设计,能够精确、快速地模拟出铣刀刃形。该模型可以验证加工螺旋槽铣刀刃形的正确性、铣刀和工件的干涉情况,以及在改变螺旋面参数时螺旋槽形的可加工性。

锥球头铣刀新型刃口的设计方法

给出了锥球头铣刀上新的刃口设计方法 ,并给出锥面和球面上连续的新设计方法对应的刃口曲线求解模型 ;并从加工上与传统的与经线成定角、与轴线成定角及等螺距这三类刃口作了比较 ,不但解决了与轴线成定角时刃口在球顶近域不存在与二轴联动中砂轮轴需随时变换角度的难题 ,得到了新型刃口设计法对锥球头铣刀设计制造来说更优。

非数控加工特种回转铣刀的通用求解模型

为降低特种回转铣刀的加工成本 ,给出了基于非数控加工方案的特种回转铣刀刃口曲线通用数学模型 ,讨论了轴向和径向相对进给运动的实现方法 。

基于无瞬心包络法的采油螺杆泵螺杆成型铣刀设计

研究加工采油螺杆泵螺杆成型铣刀的设计方法.通过对采油螺杆泵螺杆形状和工作原理的分析,建立螺杆螺旋面方程.利用无瞬心包络法和成型铣刀廓形设计原理,从成型铣刀与螺杆工件的相对运动关系出发,推导出具有恒定后角的铣刀刀刃廓形方程.在此基础上设计出加工螺杆的专用成型铣刀.铣刀采用刀头与刀架分离结构,降低了铣刀的生产成本,延长了铣刀的使用寿命.该方法设计的铣刀适用于在普通螺杆铣床上加工采油螺杆泵的螺杆,不仅降低了螺杆的加工成本,而且提高了螺杆的加工精度和效率.

模块式可转位转子槽盘铣刀的设计

介绍了模块式可转位转子槽盘铣刀的设计原理 ,计算、分析了几何参数沿切削刃的分布情况及切削刃的造形误差 ,并给出了计算实例。

旋风铣削刀具的设计与有限元结构分析

基于理论公式和三维CAD系统进行了梯形螺纹丝杠的旋风铣刀刀刃精确计算和三维实体造型,利用MSC Visualnastran对旋风铣削刀具进行有限元结构分析,得到了铣刀切削过程中的最大应力、变形值。分析表明,刀具设计满足要求。

刀片系列化对可转位球头立铣刀加工精度的影响

在可转位球头立铣刀的设计中 ,为了减少刀片规格和利于刀片的标准化 ,要将理论上求得的刀片圆弧半径圆整成整数 。

一种基于等效平面磨损区的立铣刀底刃磨损评价方法

针对立铣刀底刃磨损值难以准确测量的问题,提出了一种基于等效平面磨损区的底刃磨损评价方法(称等效法)。面向四刃立铣刀,建立了磨损区边界点由二维向三维的映射模型,实现了磨损区的三维重构;应用几何变换,完成了底刃第一、二后刀面磨损区重构点的平面表示;在构建底刃等效平面磨损区的基础上,完成了对铣刀磨损的评价。在用硬质合金铣刀铣削淬硬钢件的实验中,选取了铣削时间为42 min的磨损区图像。结果表明:相比直接测量法,等效法获取的磨损区宽度增加了约8.0%-11.1%,面积增加了约6.9%-10.7%;底刃第二后刀面的磨损对评价影响明显。研究结果阐明了磨损区重构方法的可行性与准确性。

加工复合材料铣刀的研制

复合材料的切削加工性很差,复合材料加工刀具已严重影响了复合材料的加工质量和效率。为解决复合材料的加工存在质量差和效率低的问题,笔者针对复合材料的加工性能、刀具材料及其结构,进行了系统的研究。掌握了加工复合材料铣刀的设计和制造技术,并通过对刀具结构参数的优化,提高了复合材料切削加工质量和效率。

新型球头立铣刀刃磨加工研究(Ⅱ)——后刀面数学模型及其加工实现

在已建立的球头立铣刀前刀面加工数学模型的基础上,根据微分几何理论建立了后刀面的加工数学模型,分析了加工中前刀面与后刀面的坐标系的空间运动关系,并讨论了后刀面的加工实现问题。结果表明,采用多轴联动的工具磨床,可以实现球头立铣刀后刀面的磨削加工。

一种全封闭的对称型刚挠结合板生产工艺

以刚性板的制程工艺为基础介绍了一种全封闭式的对称型刚挠结合板的制作方法,并且对制程的几个关键环节进行充分的分析和说明,以一种能够产业化的工艺路线从设计、生产、质量控制等角度全面展示了这一工艺的实现过程。

球头立铣刀端刃四轴CNC重磨时夹具对加工误差的影响

夹具的制造精度对球头立铣刀端刃的磨削精度影响较大 ,而夹具的调整精度影响着球头立铣刀的端刃曲线精度和端刃前、后角的精度 ;在夹具的调整过程中 ,除旋转轴与偏转轴的夹角外 ,其它部位均可借助机床坐标显示进行辅助调整 ,因此α的调整与计算显得尤其重要 ,本文针对这种情况下产生的误差进行分析 。

球头铣刀椭圆形刃口曲线几何模型的研究

分析了球头铣刀平面形刃口曲线在设计和制造中存在的问题 ,提出了球头铣刀椭圆形刃口曲线的成形原理和几何模型。该模型将椭圆柱体与刀头球面相交所形成的曲线作为球头铣刀刃口曲线 ,不仅保证了刀体与刀头光滑过渡 ,使铣刀排屑顺畅 ,而且提高了重磨精度。