高速球头铣刀加工淬硬钢切削稳定性研究

【摘要】高速铣削作为淬硬钢加工的主要方式之一，极大地促进了淬硬钢模具制造业的发展。高速铣削淬硬钢模具过程中由于存在断续切削、高硬度、变曲率、多硬度拼接等特点使刀具振动现象明显，而刀具的切削稳定性直接影响到工件加工效率、加工精度及表面质量。因此，对球头铣刀切削加工淬硬钢的切削稳定性研究具有重要意义。本文依据已有铣刀振动与切削力模型，进行铣刀切削淬硬钢过程中切削稳定性分析，并提出切削稳定性控制方法，为淬硬钢模具高效稳定加工提供依据，主要研究内容如下：为了提高球头铣刀振动仿真精度、评价切削稳定性，对高速球头铣刀切削振动模型及切削力模型进行修正。建立了考虑刀具误差及离心力偏摆等因素影响的铣刀切削稳定性判据，获得高速铣削过程中铣刀共振失效、强迫振动失效和不均匀单齿切削判别方法，达到了铣刀切削稳定性的定量化描述。高速铣刀切削淬硬钢振动特性有待分析，因此，分别对铣刀悬伸量、刀具误差、模具型面曲率、模具硬度分布等特征对铣刀振动的影响规律进行分析，验证了铣刀振动仿真的可靠性，得出铣刀最优悬伸量及凸凹曲面对铣刀振动的影响程度，并且为多硬度拼接淬硬钢刀路优化提供了依据。为进一步分析球头铣刀高速铣削淬硬钢切削稳定性，分别进行了凸凹曲面及多硬度拼接淬硬钢试件的高速铣削实验，对铣刀切削稳定性及机床主轴性能进行实验及仿真分析。通过分析优选出最优刀路并得出了球头铣刀高速铣削淬硬钢高效稳定切削条件并提出通用的高效稳定切削条件求解方法。对高速铣削复杂曲面多硬度拼接淬硬钢试件凸凹模分别进行工艺对比分析。通过对试件特征提取及仿真波形及频谱对比分析，得出复杂曲面多硬度拼接淬硬钢高速铣削稳定性控制方法及工艺优化原则，对淬硬钢模具高效稳定切削起到现实指导意义。
【作者】陈广超；
【导师】姜彬；
【作者基本信息】哈尔滨理工大学，机械制造及其自动化，2012，硕士
【关键词】高速铣削；淬硬钢；球头铣刀；切削稳定性；

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