基于ANSYS的高速铣削刀具进刀方式研究.pdf

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1、基于ANSYS的高速铣削刀具进刀方式研究口叶友东安徽理工大学机械工程学院淮南232001摘要：研究了高速铣削过程中切入角的变化对铣刀所受载荷的影响，并在ANSYS软件中建模并进行了应力、应变分析，解决了型腔和外轮廓周铣刀轨进刀方式的选取，对高速铣削加工中切入角的寻优具有一定的指导性。关键词：高速铣削进刀方式有限元中图分类号：TG54文献标识码：A文章编号-1000—4998(2008)12—0067—04高速铣削的主轴转速高、切削进给速度高、切削用边(受高速公路立交桥弯道的思想启发的空间螺旋式量小

2、，但单位时间内的材料切除量却增加3～6倍。高速移刀如图1(d)所示，能保证刀具行走平稳，保持进给率铣削在工件本身刚度不足(如薄壁件和细长杆件)、复恒定，避免刀具“爬行”)则更为有效。这些光滑连接的杂曲面加工、难加工材料以及超精密切削等加工领域设想，使得在高速加工中刀轨没有尖角和突然变向的中都得到了充分的应用。由于高速铣削要求切削载荷存在，让刀具保持恒定的进给和转速，高速铣削功能变均匀，没有剧烈的变化，且加工过程中铣刀运动速度很为现实，同时起到了保护机床、刀具的作用，延长了机快，因此要求光滑、平顺、

3、稳定的刀位轨迹。虽然某些型床、刀具的寿命。号的数控机床已可部分实现加工中切削负荷的自适应调整，但如果刀位轨迹不合理，也会导致高速铣削对机床及刀具产生较大的惯性冲击，从而直接影响机床主轴等零部件及刀具的工作寿命。为了使铣刀在不同切削方式下均能与被切削工件保持相对恒定的接触状态，避免切削角度和速度的突然变化，得到高质量和高精度的零件表面，在加工时采用优化的先进走刀方式成为考虑的重要问题。1刀具轨迹光滑处理策略高速铣削时，刀具切人工件的方式，不仅影响加工2切入方式对铣刀受载的影响质量，同时也直接关系到加

4、工的安全。刀具以全切深和满进给速度切入-T-4~：@缩短刀具寿命。通过较平缓地从上面的内容中可以看出，高速铣削中无论是刀增加切削载荷，并保持连续的切削载荷，可以达到保护具切入、切出工件，还是在切削工件过程中平面刀轨行刀具的目的。确定刀具进退刀方式时，应注意在切人工与行之间或垂直行与行之间的刀具的移刀方式，一般件时尽量采用沿轮廓的切向或斜向切入的方式缓慢切都采用一定的角度切进／切出工件，以避免刀轨的突人工件[比如：Z字形切人如图1(a)所示和螺旋式切人然变化。刀轨问过渡移刀的实质还是刀具怎样从上一如

5、图1(b)所示】，以保持刀具轨迹光顺平滑。斜线和螺条刀轨切人下一条刀轨和怎样从一条刀轨切出的问旋式切入方式适用于简单型腔的加工。加工表面质量题，所以研究走刀方式对高速铣削过程中刀具载荷变和精度要求高的复杂型面时，采用沿曲面的切矢量方化的影响，最主要是从铣刀的切入／切出方式人手。向的螺旋式进、退刀，这样刀具将不会在工件表面的进采用一定切削角度的切入／切出形式，主要有斜退刀处留下驻刀痕迹，从而获得高的表面加工质量。另向进／退刀、螺旋切向进／退刀、Z字形进／退刀。根据外相邻刀具路径间的过渡也非常重要，进

6、给速度适中STEP标准ISO14649—11，进刀和退刀所采用的形式时，在扫描路径之间采用简单的环型刀轨转接可以适一致，故下面主要是研究刀具切入角度的变化对刀具当缓解拐角处进给量的突然变化。但是，进给速度较高所受载荷的影响。图2为4种高速铣刀的进刀形式1。斜时，这种简单的环型转接仍然太突然，在这种情况下，向进刀如图2(a)所示，能保证刀具缓慢切人工件，轴向“高尔夫球棒”式移刀[如图1(c)所示]和“桥弯道”过渡切削力冲击小，此进刀方式是高速加工的较好选择，但这种进刀方式刀轨不连续，易引起主轴振动。

7、z字形进收稿日期：2008年7月机械制造46卷第532期2008／12回刀如图2(c)所示，可使切人工件的角度更小，而且刀轨刀刃螺旋角不变，所以刀轨的倾斜角Il=I90。一1l的连续性比斜向进刀好，但刀具需要不断改变进给方—IlI；当出现铣刀的轴线左偏于工件表面法线方向向。而螺旋线切向进刀如图2(b)所示，刀轨光滑连续，时(图3中③线所示)，即90。一<0，>90。，斜向角度且避免了刀具和工件的刚性碰撞，但螺旋线的半径必与刀齿旋向一致时，由于铣刀不变则刀刃螺旋角不须小于要加工曲面的曲率半径，否则只

8、有改用其它进变，所以刀轨的倾斜角II=I90。一口I+I卢I。注意：如刀方式。但在高速铣削时，刀具的走刀时间对加工效率果刀具的旋向为右旋，则刀轨的倾斜角求法正好相反。的影响还是很大的，所以在高速铣削中仍存在垂直进所以在计算切削载荷时应使切削深度o=。cos／3或刀，它能实现最短进刀路径，进刀时间最短。由于刀具口=0pCOS』32，轴向铣削力则应为=Fosin。是垂直切人工件，其轴向负载会突然变大，易引起刀具2．3z字形进刀偏斜，造成加工质量下降和刀具寿命缩短，所以高速铣Z字形进刀的